热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

热喷涂技术异军突起低碳节能材料驱动未来

热喷涂技术是材料科学领域内表面工程学的重要组成部分。它是一种表面强化和表面改性的技术,约占表面工程技术的三分之一。针对热喷涂技术与涂层材料应用的开发前景,分析了热喷涂涂层材料的主要功能,介绍了常用的热喷涂涂层材料,研究了热喷涂粉末的制粉方法及质量控制,探讨了热喷涂技术与涂层材料的发展趋势,指出了涂层材料对推动热喷涂技术的发展起着非常重要的作用。     

海港工程钢筋混凝土结构热喷涂阳极防护涂层技术

介绍了一种海港工程钢筋混凝土结构采用热喷涂阳极防护涂层技术来进行腐蚀防护的方法,就热喷涂防护原理、阳极涂层材料、施工工艺和质量控制等方面进行了分析和总结,也同时介绍了钢筋混凝土表面上热喷涂阳极涂层的修补技术和国外的应用实例。     

基于激光重熔的纳米陶瓷颗粒改性喷涂层的耐磨性研究

介绍了基于激光重熔技术的纳米陶瓷颗粒改性热喷涂耐磨涂层复合加工方法.以SiC纳米颗粒和WC-Co及Al2O3-TiO2热喷涂涂层为研究对象,进行了涂层改性加工试验.使用扫描电镜分析了纳米颗粒改性重熔涂层微观组织结构,并分别对热喷涂涂层、激光重熔喷涂涂层和纳米颗粒改性涂层进行了耐磨性测试.结果表明:SiC纳米颗粒能有效改善热喷涂涂层组织,并能显著提高涂层耐磨损性能.     

热喷涂技术制备耐蚀涂层在炼油装备中的应用及发展前景

热喷涂技术是一门表面防护和表面强化技术,它可以在任何基材上制备耐蚀、抗磨、隔热等优良性能涂层.热喷涂技术在炼油装备中具有广泛的应用,本文介绍了热喷涂技术制备烟气轮机叶片耐高温热腐蚀涂层,油浆泵抗冲蚀涂层和钢结构、储油罐、储气罐、输油管道的长效防腐涂层.总结了目前该领域存在的问题,并对今后发展前景进行了展望.     

防高温锌液腐蚀涂层的研究

防锌腐蚀涂层的工业试验表明：研制的热喷涂保护层具有耐高温锌液浸渍腐蚀、耐急冷急热的特点。在锌液冷却管上应用可提高冷却管的使用寿命７～ｌ０倍。该项技术可推广应用于锌冶金和热镀锌行业。     

纳米涂层的制备方法

论述了几种喷涂方法制备纳米涂层,包括热喷涂方法和冷喷涂方法.热喷涂方法中介绍了等离子喷涂、超音速火焰喷涂以及爆炸喷涂制备纳米涂层的技术.     

广州新电视塔钢结构热喷涂防腐蚀方案探讨

针对广州新电视塔钢结构的表面防护要求,通过对比分析国内外现有钢结构长效防腐涂层技术,重点阐述了热喷涂技术的原理和防腐蚀机理,将热喷涂技术与其他涂层技术进行了全面的分析和比较,最后为新电视塔钢结构的不同部位提供了推荐涂装方案。     

热喷涂锌-铝合金涂层对钢结构防护性能研究

通过在我国大气和水环境下的曝露腐蚀试验,以及实验室条件下的中性盐雾腐蚀、NaCl水溶液中的全浸和浸渍/干燥循环、电化学等手段,研究了铝含量对Zn-Al合金耐蚀性影响,在此基础上分析比较了热喷涂Zn85Al合金涂层与传统的Zn、Al金属涂层在耐腐蚀性和对钢基体的电化学保护的差异。研究发现,与热喷涂Zn、Al涂层相比,Zn-15Al合金涂层对钢基金属既具有热喷涂Zn涂层优良电化学保护特点,又具有热喷涂Al涂层的高耐蚀特点。目前热喷涂Zn85Al合金涂层已开始在国家水利、桥梁等重点基础设施建设项目中应用。     

热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状

综述了超音速火焰喷涂(HVOF),等离子喷涂(PS)技术的性能特征,以及运用热喷涂技术制备Fe基非晶涂层的发展历史与现状。从非晶合金涂层的高硬度、耐磨性及腐蚀性能等方面阐述了非晶合金涂层的优越性,对新型Fe基非晶涂层的形成机理进行研究,探讨采用超音速火焰喷涂技术制备高质量非晶合金涂层的关键因素。并展望了采用热喷涂技术制备非晶合金涂层的未来发展趋势。     

热喷涂技术在冶金工业中的应用

本文所及包括热喷涂的基本方法、设备、材料和涂层特性 ;论述了这项技术的新近发展和生产实践 ;重点介绍了热喷涂技术在冶金工业中的成功应用及其巨大的潜力。     

超低压等离子喷涂技术及应用

超低压等离子喷涂技术是热喷涂领域出现的一项新技术。该技术融合了传统等离子喷涂技术以凝固为主形成涂层和气相沉积技术以气/固方式沉积薄膜的特征。该技术适合快速大面积薄涂层制备,可实现涂层微结构控制(层状结构、柱状结构及混合结构涂层)。本文主要介绍了超低压等离子喷涂技术的特点、分类、设备组成,重点介绍了该技术的潜在应用。     

由日本专利应用看热喷涂技术在钢铁业中的发展趋势

从日本专利局20年(FY1990～FY2009)来申请的专利情况,可以看出日本钢铁领域热喷涂技术的发展趋势。以C23C4/00为分类号进行国际专利检索(IPC检索关键词:喷涂熔融态涂层材料),对8家专利局(日本,美国,欧洲,中国,韩国,俄罗斯,巴西和印度)共15,082篇专利进行检索,各局提交的专利申请比例如下:日本(39%)、美国(22%)、欧洲(17%)、中国(9%)、韩国(6%)、俄罗斯(3%)、巴西(3%)和印度(1%),本文中所引用的数据来自商业数据库。日本关于热喷涂技术申请的专利数量4,369篇(C23C4/00)。根据日本主要钢铁公司提供的数据,钢铁行业的专利比例占所有工业领域的13%。这些专利分为以下几类:(1)涂层在钢铁生产线中的应用;(2)涂层能达到的性能和作用;(3)涂层材料。本文讨论了热喷涂技术在日本钢铁业的现状和未来的发展趋势。     

等离子喷涂准晶热障涂层研究

采用等离子喷涂法制备了AlCuCoSi准晶涂层,并对其进行了结合强度、抗热冲击性能及热扩散率的测试,通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了涂层截面的形貌和结构。结果表明,采用等离子喷涂可以得到具有十面体准晶相的AlCuCoSi准晶涂层,其结合强度可达30MPa;经过100次400℃至室温的水淬热冲击后,涂层未脱落,具有良好的抗热冲击性能;喷涂后没有杂相生成;在600℃时,涂层的热扩散系数仍很低,可以作为热障涂层使用。     

热喷涂法制备钼系涂层的研究进展

本文介绍了常用热喷涂方法的原理及特点,包括火焰喷涂、电弧喷涂、大气等离子喷涂、真空等离子喷涂、超音速火焰喷涂和爆炸喷涂。从耐磨、减摩、抗高温氧化、耐蚀、强化等几个方面重点叙述了利用热喷涂法制备Mo-O系、Mo-S系、Mo-Si系、Mo-C系以及钼系非晶-纳米晶5类钼系涂层的特点,并针对不同涂层性能要求选取合适的工艺方法进行了简要概括。     

影响热喷涂层质量的因素分析

分析了试样的表面状态,涂层厚度及喷涂时间对热喷涂层质量的影响。