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航空材料的表面处理
航空材料的表面处理
第一章:
概论
表面工程是一个既古老又新颖的学科,人们使用表面工程技术已有悠久的历史。
追溯到几千年前,我国早在战国时期就已经开始应用钢的淬火、铜器热镀锡、鎏金及油漆等古老技术。
但是,表面工程的迅速发展还是从19世纪工业革命才开始,20世纪80年代成为世界上10大关键技术,进入20世纪90年代发展势头更猛,出现了表面工程研究的热潮,几乎涉及了工业的各个领域,表面工程技术仍将是主导21世纪
的关键技术之一。
航空装备和其他机械产品的故障往往是因为个别零件失效造成的,而零件部件失效往往是由于局部表面发生问题造成的—腐蚀从零件表面开始,摩擦磨损在零件表面发生,疲劳裂纹由零件表面向里延伸。
如果表面质量提高了,航空装备和机械产品的性能也会大幅提高。
随着科学技术的发展,对航空装备和机械产品零件表面的性能要求越来越高,即要求能在高速、高温、高压、重载以及腐蚀介质工况下可靠而持续地工作,这就对制造和维修技术提出了挑战,从而推动表面工程学科的发展。
表面工程是改善机械零件、电子电器元件等基体材料表面性能的一门学科。
它将材料表面与基体一起作为一个系统经行设计,利用各种物理、化学或机械等方法和技术,使材料表面获得具有与基体不同性能的系统工程。
表面工程既可对材料表面改性,制备各种性能的涂层、镀层、渗层等涂覆层,成倍地延长机件的寿命;又可对废旧机件进行修复;还可以用来制备新材料。
目前表面工程已成为绿色再制造工程的关键技术之一。
1.1表面工程的定义、作用以及目的
1.1.1表面工程的定义
表面工程是经过表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或表面复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态和赢利状态等,以获得所需要表面性能的系统工程。
1.1.2表面工程的作用
回顾近代中外航空历史,由于腐蚀或腐蚀引起的零件疲劳破损和不适当表面处理技术导致飞机失事的重大事故以及带来的巨大经济损失之事例是屡见不鲜的。
表面防护技术对航空产品可靠性起重要的保证作用。
1)金属材料及其制品的腐蚀、磨损及疲劳断裂等重要损伤,一般都是从材料表面、亚表面或因表面因素而引起的,它们带来的破坏和经济损失是十分惊人的。
例如,仅腐蚀一项,据统计全世界钢产量的1\10由于腐蚀而损耗,工业发达国家因损失破坏造成的经济损失占国民经济总产值的2%~4%,美国1995年因腐蚀造成的损失至少3000亿美元,我国每年因腐蚀造成的损失至少达2000亿元。
磨损造成的损失与之相近,因此,采用表面改性、涂覆、薄膜及复合等工艺技术,加强材料表面防护,提高材料表面性能,控制或防止表面损坏,可延长设备、工件的使用寿命,获得巨大的经济利益。
2)表面工程不仅是现代制造技术的重要组成与基础工艺之一,同时又为信息技术、航天技术、生物工程等高新技术的发展提供技术支撑。
例如,人造卫星的头部椎体及翼前沿,表面工作温度几千度,甚至10000C,采用了隔热涂层、防火
涂层和抗烧蚀涂层等复合保护基体金属,才能保证其正常运行。
3)利用表面工程技术,使材料表面获得它本身没有而又希望具有的特殊功能,而且表层很薄,用材十分少,性价比高,节约材料和节省能源,减少环境污染,是实现材料可持续发展的一项重要措施。
4)表面工程技术在制备新型材料方面具有特殊的优势。
例如非晶态金属或合金具有优异的耐蚀性、耐磨性、高导磁性、高强韧性、低膨胀性等,采用气相沉积、电镀、热喷涂、激光表面改性等技术都可以获得非晶态薄膜或特种性能涂层。
其他的如金刚石膜、超导薄膜、纳米多层膜、纳米粉末、碳60等。
5)随着表面工程与科学的发展,表面工程的作用进一步扩展。
通过专门处理,根据需要可赋予材料及其制品具有绝缘、导电、阻燃、红外吸收及防辐射、吸收光波、吸声防噪、防玷污性等多种特殊功能。
1.1.3表面工程的目的
1)提高金属材料抵御环境作用的能力。
如提高材料及其制品耐腐蚀、抗高温氧化、耐磨减擦、润滑及抗疲劳性能等,从而延长其使用寿命。
2)根据需要,赋予材料及其制品表面机械功能、物理功能和多种特殊功能、声光磁电转换及存储记忆的功能;制造特殊新型材料及复合基材。
3)赋予金属或非金属制品表面光泽的色彩、图案、优美外观,如航空飞机的外观装饰。
4)实现特定的表面加工来制造构件、零件和元件等。
5)修复磨损或腐蚀损坏的零件;挽救加工超差的产品,实现再制造工程。
6)获得各种特定的性能,如耐酸、耐碱、耐特种介质的膜质、涂层可以提高材
料耐各种介质腐蚀的性能;耐热、导热、吸热或热反射等功能表面处理层可以改善各种材料的热性能;具有导电、绝缘、电磁屏蔽等特性的镀层、涂层可以提高和改善材料的电磁性能。
其他的如改善非金属材料的耐候性、抗老化性能以及提高材料表面吸收雷达波性能可以达到飞机隐身的目的等等。
1.2表面工程技术的分类
1)按学科特点分类
1.表面涂镀技术指将液态涂料涂覆在材料表面,或者将镀料原子沉积在材料表面,从而形成涂层或镀层的技术。
典型的表面涂镀技术包括热喷涂、堆焊、电镀、化学镀、气相沉积和涂装技术。
2.表面改性技术利用热处理、机械处理、离子处理和化学处理等方法,改变材料表层的成分及性能的技术,长用的表面改性技术包括:
热扩渗、转化膜、表面合金化、离子注入和喷丸强化技术。
3.薄膜技术采用二种方法在工件表面上沉积厚度为100nm至1卩m或数微米薄膜技术。
薄膜按用途可以分为光学薄膜、微电子学薄膜、光电子学薄膜、集成光学薄膜、信息存储薄膜和防护功能薄膜六大类。
2)按工艺特点分类
1.电镀包括合金电镀、复合电镀、电刷镀、非晶态电镀和非金属电镀等。
2.涂装包括特殊用途、特殊类型的新涂料和新的涂装工艺。
3.堆焊包括埋弧自动堆焊、振动电弧堆焊等。
4.热喷涂包括火焰喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂等。
5.热扩渗包括固体渗、液体渗、气体渗和等离子渗。
6.化学转化膜包括化学氧化、阳极氧化、磷酸盐膜铬酸盐膜等。
1.3表面工程技术的应用及发展趋势
1.3.1表面工程技术的应用
表面工程技术以其高度的实用性以及优质、高效、低耗等特点,在制造业和维修业中占领了日益广泛的市场,其应用已遍布各行各业,可以说几乎又表面的地方就离不开表面工程技术。
表面工程技术可以用于耐蚀、耐磨、修复、强化和装饰等方面,也可以用于光、电、磁声、热、化学生物等方面;所使用的基体材料可以是金属材料,也可以是无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料。
1)改善和美化人们生活中的应用。
2)在保护、优化环境中的应用如净化大气、净化水质、吸附杂质、活化功能、
绿色能源等方面。
3)在结构材料中的应用如表面防护、耐磨性、表面强化、表面装饰等方面。
4)在功能材料和元器件中的应用功能材料主要指具有优良的物理、化学和生物等功能,以及一些声、光、电、磁等互相转换功能,而被用于非结构目的的高技术材料。
在航空航天、电子、电器、信息、国防等领域,功能材料长用来制造各种装备中具有独特性能的核心部件。
表面工程技术在功能材料上的应用主要在于其电学特性、磁学特性、光学特性、声学特性、热学特性、生物学特性、各种转换功能方面。
5)在再制造工程中的应用。
6)在研究开发新型材料中的应用。
1.3.2表面工程技术的发展趋势现代的工业的迅速发展,要求机电产品能在高温、高压、高速、高度自动化和恶劣的工况条件下长期稳定运转,对机件表面的耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能要求日益苛刻。
随着人们环保意识的增强,如何改善材料的表面性能,延长产品的使用寿命,节约资源,提高生产率,减少环境污染等要求对表面工程技术提出了挑战。
因此,在21世纪,表面工程技术的改进、复合和创新会更加迅速,应用会更为广泛。
1)表面工程新工艺新技术向高效、节约、低污染和经济的方向发展。
2)表面工程的表面复合技术应用日益广泛。
3)纳米表面工程成为新的发展方向。
4)智能化、自动化在表面工程领域中的应用发展迅速。
5)研究开发新型功能涂层
6)高能射束在表面工程中的应用前景广阔。
第二章:
表面处理与化学
2.1预处理
表面预处理,表面加工前,对材料及其制品进行的机械、化学或电化学处理,使表面呈净化、粗化或钝化状,以便进行后续表面处理的过程,又称表面制备或表面调整。
表面预处理技术包括化学(碱、溶剂、表面活性剂清洗、脱脂等)、物理(超声波、冲击、真空)和机械(擦光、抛光、磨光)等技术。
它们可以单独应用,也可以组合应用。
表面预处理及净化的目的是除去材料表面附着的油污、锈蚀产物、氧化物等杂物,除去毛刺、毛边,调整精细程度不适当等情况,同时增加覆层与基材的结合力,提高表层质量。
2.1.1表面预处理工艺
表面预处理工序主要包括除油、除锈和获取一定程度的表面等几部分。
2.1.1.1机械清理机械处理就是借助机械力除去材料表面上的腐蚀产物,油污及其他各种杂物。
机械清理方法主要包括磨光、抛光、滚光、光饰和喷砂等。
1)磨光目的是使金属部件粗糙不平的表面得以平坦和光滑,还能除去金属部件的吗,毛刺、氧化皮等。
2)机械抛光目的消除金属部件表面的微观不平。
3)滚光目的除去毛刺和锈蚀。
4)光饰目的制备平整而光洁的表面。
5)喷砂目的除去部件表面的氧化皮、锈蚀或其他污物。
喷砂包括干喷砂和湿喷砂两种。
6)喷丸使部件产生压应力以提高其疲劳强度和抗应力腐蚀能力。
2.1.1.2除油产品或零件表面上不可避免地要沾附油脂,必须去除这些表面油脂,才能保证表面工程技术的顺利实施。
沾附的油脂可以分为皂化性油和非皂化性油两类。
所有的动物油和植物油的化学成分主要是脂肪酸和甘油酯,它们都能和碱作用生产肥皂,故称为可皂化油;矿物油主要是各种碳氢化合物,不能和碱起作用,故称为不可皂化油,如凡士林、石蜡和各种润滑油等均属此类。
除油又称脱脂,除油的方法很多,主要包括有机溶剂除油、化学除油、电化学除油、擦拭除油和滚筒除油。
这些方法可以单独使用也可以联合使用。
若在超声场内进行有机除油或化学除油,速度更快,效果更好。
1.有机溶剂除油日常所使用的汽油、酒精、丙酮、四氯化碳、苯、三氯乙烯等都是有机溶剂。
这些有机溶剂对两类油脂均有物理溶解作用,其特点是除油速度快,一般不腐蚀零件,但除油不彻底,且当附着在零件表面上的有机溶剂挥发后,其中溶解的油仍将残留在零件上。
所以有机溶剂除油后,必须在采用化学或电化学方法补除。
大部分有机溶剂易燃或有毒,故操作药注意安全,保持良好的通风换气。
2.化学除油化学除油是通过皂化反应和乳化反应来除去工件表面上的各种油污。
化学除油液一般由一定数量的氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠等药剂的水溶液,再加入一定数量的硅酸钠、0P乳化剂等组成。
脱脂液一般控制在60~80C,将零件浸入除油液体中,经过一定的时间,金属表面的油污即可除去,根据基体金属和油污程度的不同,化学脱脂液的组成和含量各有不同。
1皂化反应油脂与除油液中的碱起化学反应生成肥皂的过程叫皂化。
皂化反应使原来不溶于水的皂化性油变成能溶于水的肥皂和甘油,从而达到除油效果。
皂化反应反应式:
CH0C0R+3Na0H>3R-C00Na+
CH20H-CH0H-CH20H;R基可能不同,但生成的R-C00Na都可以做肥皂。
常见的R-有:
CH-:
八-十七碳烯基,R-COOH为油酸;CH-:
正十五烷基,R-C00H为软脂酸;CH-:
正十七烷基。
R-C00H为硬脂酸。
2乳化反应矿物油等非皂化性油脂,只能通过乳化作用才能除去。
当非皂化性油与乳化剂发生作用后,会变成微细的油珠与零件表面分离并均匀分布到溶液中,成为乳浊液,实现除油的目的。
生产中,由于皂化时间太长,通常用乳化作用除油。
常用的乳化剂中如OP-10、6501、TX-10等都是由一种或几种表面活性物质组成的乳化剂。
乳化剂中有两个相互矛盾的基团:
一个亲水的、极易溶于水的亲水基团,如-OH、-COOH、-NH2等,另一个是憎水的、极易溶于油的亲油基团,如碳氢链。
除油时乳化剂吸附在油和水的界面上,它们的憎水剂与零件表面的油发生亲和作用;亲水基团则与除油的水溶液发生亲和作用。
两种作用的结果,使油污和零件间的引力逐渐减弱,在温度引起的分子热运动和搅拌作用下,零件表面上的油膜很容易变成分散的、极细的油珠,并自动从零件表面脱落,进入溶液成为乳浊液。
吸附在小油珠表面的表面活性剂,不仅能防止小油珠合并成大油珠,而且能防止小油珠再吸附到零件表面上,因此除油效果显著。
3.电化学除油电化学除油主要是靠电解作用除油。
将工件挂在阴极或阳极上,并浸入在碱性电解液中。
当通入直流电时,由于电极的极化作用,使油和零件表面的张力降低,电极上析出的氢气泡和氧气泡对油膜具有强烈的撕裂作用,使得油膜分成细小的部分,气泡上升时的机械搅拌作用又可以进一步强化除油过程。
常见的电化学除油方法有:
阴极除油、阳极除油、联合除油。
1阳极除油金属零件接阳极时其表面进行的是氧化过程,并析出氧气,
阳极除油时,零件没有氢脆的危险,能除去零件表面的浸蚀残渣和某些金属
的薄膜。
反应式为:
40H-===O2十+2H2O+4e。
2阴极除油金属零件解阴极时,其表面进行的是还原过程并析出氢气,
阴极除油速度快,一般不腐蚀零件。
化学式为:
2H2O+2e===H2十+20H-。
3联合除油为克服上述两种方法的不足,现常用联合除油法,即先用阴极除油,然后短时间阳极除油或者先用阳极除油然后再短时间阴极除油。
2.1.1.3化学除锈化学除锈是利用化学或电化学反应,溶解掉工件表面的锈迹、氧化皮以及各种腐蚀产物的方法,通常又称酸洗除锈。
1.化学浸蚀化学浸蚀就是利用酸与金属材料表面的锈、氧化皮以及其他腐蚀产物,使其溶解的过程。
由于化学浸蚀在去除腐蚀物时,对基体金属表面也有浸蚀作用,为防止金属表面的过腐蚀,在酸液中一般加入少量的金属
缓蚀剂以达到保护基体金属。
酸洗反应:
3HS2O4+Fe2O3=Fe2(SO4)3+3H2O;
6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O等
2.电化学浸蚀电化学浸蚀是将零件浸入电解质溶液中,利用电解作用除去零件表面的氧化皮和其他腐蚀物的过程,电化学浸蚀分为阴极浸蚀和阳极浸蚀两种,方法类似于电化学除油过程。
3.弱浸蚀零件经整平、除油和浸蚀以后,在运送过程中,表面会生成一层薄膜氧化膜,它将影响覆盖层与基体金属的强度。
在电镀、氧化、磷化等技术使用前还要进行最后一道工序“弱浸蚀”,也叫做活化。
2.1.1.3化学抛光和电抛光
化学和电化学抛光是利用化学或电化学作用,使工件表面凸出的部分溶解,得到平滑表面的过程。
1.电化学抛光在特定的溶液中进行阳极电解,已获得平滑并具有金属光泽表面的工艺过程。
电解过程中,工件接阳极,当电流通过浸在溶液中的工件表面时,工件凸出部位尖端放电作用会使凸出部分溶解速度大于低凹部位,使其凸出部位产生溶解现象,使工件表面的凹凸不平得以整平。
2.化学抛光把零件放在合适的化学介质中,利用化学介质对金属表面的尖
峰区域的溶解速度比低凹区域的溶解速度快得到的特点,实现材料表面的抛
光,成为化学抛光。
化学抛光主要适合处理形状复杂和比较大的零件,生产效率高。
但溶液使用寿命短,抛光质量比电化学抛光差,并且化学抛光时通
常会析出一些有害气体。
2.2电镀和化学镀
2.2.1电镀
2.2.1.1电镀的定义及分类
电镀又称槽镀,它是将待镀零件作为阴极,电解液中的金属离子在直流电的作用下,在零件表面上发生还原反应,沉积除金属、合金或复合镀层的技术。
电镀层的厚度只有几微米到几十微米,却可以改善基体表面外观,赋予表面以各种物理化学性能,如耐蚀性、耐热性、耐磨性、装饰性、钎焊性和光学性能等。
电镀具有设备简单、操作简便、加工成本低、操作温度低等优点,是目前应用最广泛的表面工程技术之一。
镀层的分类方法主要有两种:
一种是按镀层的用途分类;二是按镀层与基体金属的电化学关系分类。
1.按镀层的用途分类
1防护性镀层主要用来防止金属在大气或其他环境下的腐蚀。
如:
钢材表
面镀Zn、Cd、Zn-Ni等防护层。
2防护装饰性镀层既能防止金属腐蚀又具有美观装饰的镀层。
这类镀层常
采用多层镀层,如Cu-Ni-Cr、Ni-Cu-Ni-Cr等
3功能性镀层赋予材料表面某些特殊性能的镀层。
包括耐磨镀层,如镀硬铬、松孔铬等镀层;减摩镀层,如Sn、Pb-Sn等镀层;抗高温氧化镀层,如
Ni、Cr镀层等;导电性镀层,如Au、Ag、Cu等镀层;磁性镀层,如Ni-Fe、Co-P等镀层;可焊性镀层,如Sn-Pb、Cu、Sn等镀层。
此外还有吸热镀层、反光镀层、防渗镀层、生物活性镀层等。
2.按电化学关系分类
1阳极性镀层镀层金属的标准电极电位低于基体金属,当镀层与基体金属形成腐蚀原电池时,镀层金属作为阳极首先溶解。
阳极性镀层不仅能对基体起机械保护作用,还能起电化学保护作用。
2阴极性镀层镀层金属的标准电极电位高于基体金属,当镀层与基体金属形成腐蚀原电池时,镀层为阴极,阴极性镀层仅对基体金属起机械保护作用。
2.2.1.2电镀的基本原理
在盛有电镀液的镀槽中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的负极和正极联接。
电镀液由含有镀覆金
属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。
通电后,电镀液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。
阳极的金属形成金属离子进入电镀液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。
在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。
电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。
电镀时,阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。
电镀的电化学过程如下:
-ne
M,
阳极:
金属M溶解失去电子变成Mn+这是主要反应,有时还有副反应。
n+-
=Mn+;4OH--4e=2H2O+O2
阴极:
从镀液内部扩散到电极和镀液界面的Mn+得到电子被还原成金属
同时还存在氢离子还原为氢的副反应。
Mn++ne=M;2H++2e=H2
2.2.1.3电镀溶液的基本组成电镀溶液由多种组分组成,包括主盐、络合剂、导电盐、缓冲剂、阳极活化
剂以及添加剂等。
各组分相互间只有合理的组合才能获得良好的结果。
1主盐是指电镀液中含镀层金属的盐类,用于提供金属离子。
如镀镍液中
的NiSO4、锌酸盐镀锌中的Na2Zn(OH)4等。
主盐可以是单盐也可以是络盐。
2络合剂络合作用使金属离子在阴极上的还原过程变得困难,从而提高阴极极化的作用,使镀层的结晶较为细致、紧密。
3导电盐能提高溶液导电性的盐类,导电盐不参与电极反应,有时还能提高阴极极化作用。
导电盐一般是某些碱金属或碱金属的盐类。
4缓冲剂在弱酸性或弱碱性镀液中,一定PH值范围内起调节作用。
5阳极活化剂在电镀时能降低阳极极化,促进阳极正常溶解的物质成为阳极活化剂。
6添加剂添加剂是指为了改善电镀溶液性能和镀层质量,在电极溶液中加入少量物质。
根据在镀液中所起的作用,添加剂可分为光亮剂、整平剂、润湿剂和应力消除剂等。
2.2.1.4电镀的分类
1单金属电镀电镀锌、电镀铬、电镀镍、电镀铜等。
2合金电镀电镀铜合金、电镀锌合金、电镀铝合金等。
3复合电镀Ni-石墨镀层、Al2O3等等。
2.2.1.5电刷镀的定义
电刷镀是电镀的一种特殊方式,它是指不用镀槽而采用浸有专用镀液的镀笔与镀件作相对运动,通过电解在工件表面的特定部位快速沉积镀层金属而获得镀层的电镀过程。
电刷镀不需要将整个工件浸入电镀溶液中,所以能够完成许多槽镀不容易完成的电镀工作,尤其适用于航空装备的不解体现场修理或野外抢修。
2.2.1.6电刷镀技术的原理
电刷镀也是一种电化学沉积过程,其原理和电镀基本相同,电刷镀采用专用的直流电源设备,将表面处理好的工件与电源的负极相连,作为刷镀的阴极;镀笔与电源的正极连接,作为刷镀的阳极。
镀笔通常采用高纯细石墨块作为阳极材料,石墨块外面包裹上棉花和耐磨的洗涤套。
刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动,并保持适当的压力。
在镀笔与工作接触的部位。
镀液中的金属离子在电场力的作用下扩散到工件表面,并在工件表面获得电子被还原成金属原子,这些金属原子在工件表面沉积结晶形成镀层。
随着镀层时间的增长,镀层逐渐增厚,直至达到所需要的厚度。
2.2.2化学镀
2.2.2.1化学镀的定义
化学镀是指在无外加电场的情况下,镀液中的金属离子在还原剂的作用下,通过催化在工件表面上的还原沉积过程,又称无电镀或自催化镀。
从本质上讲,化学镀仍然是一个电化学过程。
2.2.2.2化学镀原理
化学镀时,将镀件浸入镀液中,化学还原剂在溶液中提供电子使金属离子还原沉积在镀件表面。
化学镀的反应式为:
AHn+Men+=A+Me+nH+;式中AHn还
原剂;Men+为被沉积的金属离子;A为类金属物质。
化学镀具有局部原电池的电化学反应机理,还原剂分子AHn先在经过处理的
集体表面形成了吸附态分子A-Hn,受催化的基体金属活化后,共价键减弱,直至失去电子被氧化为产物A,释放出H+或H2,金属离子获得电子还原成金属,同时吸附在基体表面的类金属物质A与金属原子共沉积形成了合金镀层。
2.3热喷涂技术
热喷涂技术是材料表面强化和防护的重要技术,在表面工程技术中占有重要地位。
热喷涂作为焊接技术的一个分支,目前大量用于制造双金属复合零部
件和修复各类零件,是提高产品和设备性能、延长其使用寿命的有效技术手段。
2.3.1热喷涂的定义及基本过程
热喷涂是利用热源将喷涂材料加热到熔化或半熔化状态,用高速气流将其雾化并喷射到基体表面形成涂层的技术,如果将喷涂涂层再加热重熔,则产生冶金结合,这种方法称为喷焊。
热喷涂方法的多样性、制备涂层的广泛性和应用上的经济性,是热喷涂技术最突出的特点。
由于几乎所有的固体材料都可以作为喷涂材料,所以采用热喷涂技术可制备耐磨、耐热、耐腐蚀、抗高温氧化、耐辐射、导电等各种性能的涂层。
目前,热喷涂技术广泛地应用于航空航天、国防、机械、冶金、石化、电力等各个部门,并在宇航、生物工程等高技术领域发挥着令人瞩目的作用。
热喷涂的基本过程包括:
1使喷涂材料(金属材料、陶瓷、塑料等)成为液状或熔融状。
2使液状或熔融状的材料细化,颗粒直径为数十微米到数百微米。
3将液状或熔融状颗粒喷涂到基体材料上形成涂层。
2.3.2热喷涂方法的分类
根据喷涂时所用的热源的不同,热喷涂分为气体燃烧热源、气体放热热源、电热热源和激光热源四种。
1气体燃烧热源:
连续爆炸喷涂(CDS)超声速火焰喷涂(HVOF)、火焰粉末喷焊、火焰喷涂(粉末火焰、线材火焰、棒材火焰)。
2气体放电热源:
电弧线材喷涂、等离子喷焊、等离子喷涂(大气等离子喷涂APS、低压等离子喷涂LPPS、水稳等离子喷涂、超声速等离子喷涂)。
3其他热源:
激光喷
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