陶瓷热喷涂

flame spray/flame spray process/thermal spray

陶瓷材料可以制成棒材而采用棒材喷涂法,也可以将陶瓷制成粉料,采用粉末喷涂法。陶瓷热喷涂的加热方式一般采用火焰加热法或等离子弧加热法。

棒材火焰喷涂

对陶瓷材料的加热熔化是通过火焰喷枪实现的,喷涂的基本原理如图1所示。喷枪通过气阀分别引入乙炔、氧气和压缩空气,乙炔和氧气混合后在喷嘴出口处产生燃烧火焰。枪内的驱动机构通过滚轮带动棒材连续地通过喷嘴中心孔送入火焰,在火焰中被加热熔化。压缩空气通过空气帽后形成的锥形的高速气流,使熔化的材料从棒材端部脱离,并雾化成细微的颗粒,在火焰及气流的推动下,喷射到基材表面形成涂层。这里陶瓷材料一般被压制成3mm棒材。由于乙炔与氧的燃烧温度可达3500℃,所以一般低熔点的陶瓷材料可以被熔化。但是由于陶瓷不能做成连续的无限长的棒材,决定了喷涂的连续性受到限制。

陶瓷涂层 

实用的陶瓷热喷涂材料,大部分是金属氧化物及一部分碳化物、硼化物、硅化物等。一般以粉末状态应用,其粒度影响涂层的性能,适宜的粒度取决于材料的熔点、密度、热导率、热容等,一般为150~320目,但要获得密实、光亮的涂层,需要更细的粉末,要求在45m以下。氧化物材料由于不怕被氧化,在火焰喷涂时可采用氧化焰,以获得更高温度,但对于碳化物要防止其分解、脱碳。现在应用最广泛的氧化物材料是Al2O3、Cr2O3、ZrO2、SiO2等以及它们的复合材料,它们都具有耐热性、耐蚀性、耐磨性、绝热性、绝缘性等优异性能。其它非氧化物材料以碳化物为主,常用的有WC、TiC、Cr3C2等,它们具有某些特殊的性能,如W2C与WC的共晶混合物属于最硬、最耐磨材料之一,用于制备耐磨涂层。这些碳化物一般不单独用来喷涂,而与Co、Ni、Ni-Cr等金属制成陶瓷—金属复合材料使用。

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