分类：工程应用    时间：2006-3-31 22:01:32 

1概述

    多年来，热喷涂技术以他独特的表面制备方式，广泛用在冶金、石油、化工、造纸、航空、航天、机械制造等多种行业。近年来，国外热喷涂技术在造纸机械应用方面有许多新的发展。由于设备、材料、工艺等原因，国内还未大范围的推广应用。这里简述一些关于热喷陶瓷、金属陶瓷涂层在造纸机械中的一些应用，希望热喷涂这项表面工程技术能在我国造纸行业得到广泛的推广。

    陶瓷—一般是指金属的氧化物，用于热喷涂涂层的，主要有A1₂0₃,Ti0₂, Cr₂0₃, Zr0₂等少数几种。适用于多种耐热、耐磨、耐腐蚀及电绝缘工况，喷涂A1₂0₃ + Ti0₂，能形成抗强酸、强碱的耐腐蚀涂层;喷涂Cr₂0₃涂层，可获得陶瓷中最致密、最坚硬的耐磨表面;而喷涂Zr0₂则是陶瓷中耐高温性能最好一种，它能在1600℃的工况下工作。陶瓷涂层通用采用氧

乙炔火焰与等离子两种喷涂方式，低熔点陶瓷可用氧乙炔喷涂，而高熔点陶瓷，必须妥用等富子啼淦才有效。

金属陶瓷通常是指金属的碳化合物，用于热喷涂的主要有WC, Cr₂0₃等。金属陶瓷以它们的高硬度获得很强的耐磨性。WC喷涂层硬度可达HV 1200，相当于HRc75左右，主要用于400℃以下的耐磨工况。Cr₂0₃涂层硬度可达到HV 1000，主要用于400~800℃的高温工况。据国外有关资料介绍，用超音速喷涂的WC涂层的耐磨性为冷硬铸铁的10倍。这种涂层只有用超音速喷涂与爆炸喷涂才能达到最佳效果。

2．热喷涂陶瓷与金属陶瓷涂层在造纸机械中的应用实例

2.1耐磨涂层

    用超音速喷涂的WC涂层压光辊，比冷硬铸铁更显示出优良的耐磨性，WC涂层还具有高达8Gpa的滚动接触疲劳强度，完全满足压光辊的碾压力;由于涂层致密无孔，耐腐蚀性也优于电镀辊面，由于涂层细而密，涂层可以磨至镜面光洁度。这种在普通钢辊表面喷涂WC涂层，尤其适合于制造超大型压光辊，不存在冷硬铸铁的铸造缺陷。此外，这种涂层还可喷涂在脱水箱面板表面，仅0. 15 mm的厚度耐磨性就足以胜过不锈钢几十倍。

2.2亲水涂层

    采用氧乙炔火焰喷涂的陶瓷涂层，用在涂布机的涂布、施水辊上，亲水性能远远胜于电镀辊面，带水、上料均匀度好。涂层的这种亲水功能，主要是由于喷涂的陶瓷涂层具有微细毛孔，具有吸水能力增强了涂层的润湿性，而涂层具有一定厚度时，便可消除直通机体的毛细孔，所以，涂层并不会在短时间内出现介质腐蚀剥落。一般0. 5 mm厚度的涂层足以使辊子具备三年左右的寿命。该种陶咨涂层环可以喷涂在钢辊表面，代替传统的石辊，尤其是难以制作的大型石辊。

2.3防粘涂层

    陶瓷与金属陶瓷涂层都具有对不相关物质不粘连特性，可以用在烘干区首道烘干辊表面，可有效地防止粘胶发生。这种涂层耐磨寿命远远大于氟塑料防粘涂层，且防粘效果并不亚于塑料涂层。

2.4防滑涂层

    喷Mo作为最原始的热喷涂材料，曾经广泛地应用在造纸机复卷辊上，而Mo并不是理想的防滑材料，因M。本身具有自润滑特性，目前除一些缺乏润滑条件而又需要润滑的磨擦部件(如内燃机活塞环)还采用喷铝外，Mo已经在大多数场合被新型的喷涂材料所代替。对于大型卷纸辊，由于无法进行预热，氧乙炔火焰喷涂Mo粉往往达不到高的结合强度;而用电弧涂M。粉又因温度太高而使涂层过渡氧化。用超音喷涂WC或NiCr合金，既可实现大型工件不预热施工，又可获得致密、细腻的毛化表面，且WC涂层具有较高的摩擦系数，远比喷Mo涂层防滑性能要好得多。

    总之，陶瓷及金属陶瓷在造纸机械的应用，还远不止以上所述，更优良的涂层，等待我们的开发利用，满足各式各样复杂的工况需求。

 分类：喷涂材料    时间：2006-3-31 21:53:39 

 摘 要：为了改进热喷涂层组织结构和结合性能，在不引起反应的条件下，将Ni-Al混合粉（93%Ni+7%Al）喷涂于A3钢基材表面，通过中温反应烧结处理，制备了具有良好结合性能的涂层试样，利用SEM和XRD研究了涂层烧结前后显微组织和相结构的变化。 结果表明：反应烧结前后涂层显微组织发生了明显变化，烧结后涂层所固有的层状结构消失；烧结时涂层中Al首先与Ni反应生成Ni₂Al₃，随处理温度增高而转化为NiAl₃，基材界面出现冶金结合，并在界面愈合区间发现了Ni-Fe固溶体。

    热喷涂层由于其层状结构的特点，涂层结合强度不高，在一些要求较高的零部件性能测试中会出现早期失效。 为了改进涂层显微结构和结合性能常采用自熔合金涂层重熔和激光重熔处理，但处理温度高，开裂倾向大，基材组织发生了相变^[1，2]，在应用时有一定的限制。 文献[3]报道了原位合成Ni/Ni-Al复合层板材料的组织和性能，研究表明在中温条件下可利用Al热反应实现界面冶金愈合。 喷涂铝包镍粉末作底材在热喷涂领域有广泛应用，但反应在喷涂时就已发生，本研究的实质就是将粉末冶金学中的反应烧结概念和技术与热喷涂技术相结合，利用常规喷涂设备将Ni-Al混合粉材料在不引起Ni-Al反应的条件下喷涂于A3基材上，然后通过中温（720℃）反应烧结处理以改进涂层组织结构和结合性能。

1  实验材料及方法

1.1涂层制备

采用高纯雾化Al粉（180-240目），并在其表面包覆一层有机微膜，按Al对Ni的质量比为7%的比例与高纯镍粉（200-300目）混均，加入少量有机粘剂混合、烘干、破碎过150目筛作喷涂用料，采用常规氧-乙炔喷涂设备和工艺在A3钢基材上喷涂Ni-Al混合层1.2mm，然后在H₂气氛下将试件加热至720℃保温5min以引发Ni-Al的反应烧结形成烧结涂层。

1.2 显微组织观察和相结构分析

在配有微区能谱分析的KYKY-2800扫描电镜上观察Ni-Al反应烧结层组织变化和元素分布，用CD-500射线衍射仪分析烧结前后相结构变化。

2  实验结果与分析讨论

2.1反应前后涂层显微组织的变化

     图1（略）为反应烧结前后涂层显微组织照片。 由图1（a）可以看出，                 Ni-Al混合喷涂层具有明显的热喷涂层状结构特征，其中离散分布有大量片条状黑色相，经微区能谱分析认为这种黑色相为Al。 反应烧结后（780℃保温1h）涂层显微结构如图1（b）所示，喷涂层所固有的层状结构消失，片条状黑色相有团聚的趋势，经微区能谱分析初步判定为Ni-Al金属间化合物. 图1中界面上出现了明亮分界线，界面局部放大的显微组织如图2（略）所示，图2中界面附近ABCDEF6点微区元素含量测试结果如表1（略）所示。

    由表1可知， 界面明亮分界线区间内Al含量较低，呈离散分布，即部分区间没有Al，部分区间Al含量高于7%的配比，初步估计明亮分界线是Ni、Al在Fe中的固溶体组成。

2.2反应前后相结构变化

    图3（略）为Ni-Al混合喷涂层烧结前的X射线衍射图，图4（略）是不同方式烧结后的X射线衍射谱。由图3可知反应烧结前涂层由Ni Al相组成，没有Ni-Al化合物相，说明采用Al粉微膜包覆技术可有效防止喷涂Ni、Al 反应。 由图4（a）可知烧结后出现了Ni₂Al₃金属间化合物及部分未反应完全的Al，这主要是由于Ni-Al界面上首先反应生成了Ni₂Al₃，阻止了Al向Ni中的扩散，这样反应烧结时间太短就会有部分Al没有反应.随保温时间延长，烧结温度升高 ， 反 应 烧 结 产 物 主 要 以Ni和NiAl₃组 成（图4(b)），这主要是由于在液相Al作用下，Ni₂Al₃溶入Al中形成富Al区而导致NiAl₃形成。

2.3 讨论

   由图1（a）可知反应烧结前Al呈条片状离散分布于涂层中，当升温至680℃由固相变为液相时，由于相变产生了体积膨胀效应，使得部分Al液占据涂层中的空隙，并与之相邻的Ni发生反应，首先生成Ni₂Al₃^[3,5]  ，这样涂层中原有的间隙就会在烧结时减少，同时，由于反应放热产生局部高温使Ni、Al扩散能力得到增强，Ni-Al涂层反应后层状结构趋于消失. 在基材界面区域内可能有如下几种反应：

         Ni+Al= Ni₂Al₃                   （1）

         NiO+Al=Ni+Al₂O₃                 （2）

         Fe+Al=FeAl₃                     （3）

         Fe₃O₄+Al=Fe+ Al₂O₃              （4）

由于金属间化合物的多样性，式（1）和式（3）还会存在多种反应形式，由热力学参数知，式（2）和式（4）自由能减少较大，液相Al在界面首先与氧化铁、氧化镍反应生成原子态Fe和Ni，并在界面高能区（如台阶、扭拆、空位、位错露头）凝聚结晶，形成固溶体，使界面呈现明亮分界线，涂层结合性能得到提高. 另一方面反应放热产生的局部高温而形成的热应力也可能产生焊合作用以利于涂层结合^[6]。

3 结论

     （1）反应烧结前Ni-Al中的Al呈条片状离散分布于涂层中，反应烧结后喷涂层所固有的层状结构消失；

     （2）支撑反应烧结涂层结合的主要是Ni相及少量NiAl₃，未见脆性界面出现。

 分类：喷涂技术    时间：2006-3-31 21:46:03 

摘　要:超音速火焰喷涂作为热喷涂领域的新技术具有粒子飞行速度高,涂层质量好等优点,重点从以下三个方面对国内外超音速火焰喷涂理论和技术进行了综述:超音速火焰喷涂过程粒子束的加热与加速行为、超音速火焰喷枪设计与焰流的数值模拟以及超音速火焰喷涂技术的应用等,从而为超音速火焰喷涂技术在我国的开发应用提供参考与依据。

在热喷涂工艺中,涂层质量主要依赖于喷涂材料及其加热和加速的方法,粒子飞行速度对涂层质量影响很大,高的粒子速度使涂层质量得到很大提高。超音速火焰喷涂是热喷涂领域中的一项新技术,是继等离子喷涂之后的又一重大发明,在八十年代初期,由美国ＳＫＳ公司Ｂｒｏｗｎｉｎｇ.Ｊ.Ａ研制成功,并首先以ＪＥＴ-ＫＯＴＥ为商品推出[1]。经过几年的应用开发,该技术逐渐被认识和接受。超音速火焰喷涂因具有很高的粒子撞击速度(610～1060ｍ/ｓ)[3],使得涂层结合强度、硬度、致密性和耐磨性都得到改善。该技术广泛用于喷涂ＷＣ/Ｃｏ硬质合金涂层。用该技术制备的涂层与等离子喷涂层相比,具有更高的致密度、硬度和结合强度。世界上许多发达国家,投入了大量的财力对超音速火焰喷涂技术进行研究和开发,八十年代末九十年代初期,先后又有数种喷涂系统研制成功,并投入市场,如Ｔｏｐ-Ｇｕｎ,Ｄｉａｍｏｎｄ-Ｊｅｔ,ＪＰ-5000,ＣＤＳ(ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｔ ｏｎａｔｉｏｎｓｐｒａｙｇｕｎ)等,由于ＨＶＯＦ系统工作使用气体燃料和氧气,故成本很高,如ＪＰ-5000,按ＴＡＦＡ公司所采用的典型工艺参数需氧气流量为0.9438ｍ3/ｍｉｎ,则每瓶氧气可维持5～6ｍｉｎ,成本仍很高。因此开发研制空气超音速火焰喷涂系统(ＨＡＶＦ)成为近年来各国竟相研究的热点。目前,美国、英国、日本等发达国家已成功研制了ＨＶＡＦ系统。