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超音速火焰喷涂技术的研究现状

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超音速火焰喷涂燃料气体(氢气、丙烷、丙烯或MAPP)和助燃剂(02)以一定的比例导入燃烧室内混合,爆炸式燃烧,高温燃气经燃烧室上部燃烧头内的四根倾斜喷管进入铜喷嘴,粉末由送粉气(Ar或者N2)定量沿燃烧头内碳化物中心套管送入高温燃气中,由高温高速燃气带出喷嘴,高速喷嘴到工件上形成涂层,整个喷枪由循环水冷却

超音速火焰喷涂焰流速度高,温度适中,特别有利于喷涂碳化物金属陶瓷涂层。极高的粒子速度有利于获得高的涂层致密度和结合力,与等离子喷涂相比,低的焰流温度可有效地减少硬质碳化物的分解,制备的涂层能较好地保持陶瓷原有的良好耐磨性。超音速火焰喷涂制备的WC-Co等涂层,具有优越的耐磨粒磨损、冲蚀磨损、滑动磨损和耐热性能,可延长零部件寿命2-10倍。

       按助燃剂的不同,超音速火焰喷涂技术可分为两大类:氧燃料长音速火焰喷涂,即HVOF(High Velocity Oxygen Fuel Spray);空气燃料超音速火焰喷涂,即HVAF(High Velocity Air Fuel Spray)。HVOF采用氧气助燃,焰流具有高温高速的特点,而HAVF采用空气助燃,焰流具有低温高速的特点。超音速喷涂中,两种技术原理基本相同,但各具特色。HVOF所使用的的氧气消耗量大,喷涂成本较高,喷涂过程中,需要经常补充氧气源,给喷涂作业带来不便;HVAF系统的焰流温度低,粒子速度低,喷涂碳化物金属陶瓷和一些低熔点材料涂层时质量优越,但喷涂高熔点材料时,涂层性能比HVOF低。结合两种喷涂方式的优点和不足,目前有开发了一种新的喷涂系统,使之同时具备HVOF和HVAF的优点,可以使用氧气、空气及氧气与空气的混合气体作为助燃剂,与煤油燃烧产生焰流,称之为HVO/AF技术,即多功能超音速火焰喷涂技术,从而实现焰流速度和稳定在大范围内的连续可调,通过调节焰流的温度和速度特性来满足多种喷涂材料的要求,有效提高材料使用率,目前已经在航空航天、机械制造、石油化工、水利电力、矿山冶金、造纸印刷、交通运输行业广泛应用。

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