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熱噴涂的涂層性能及涂層設計

熱噴涂技術

熱噴涂的涂層性能及涂層設計

分類:
熱噴涂基礎知識
作者:
發布時間:
2011/11/23 00:00
涂層性能
 
您在工業應用中對涂層性能的要求、您選擇的涂層應該具備的涂層性能、您所得到的涂層所具有的性能等。要成功地應用熱噴涂技術,這些都是您應該了解和掌握的知識。熱噴涂的涂層性能包括:

涂層的常規性能

 

涂層的特殊性能

 

涂層的金相評估

     

孔隙率

涂層的抗各類運動磨損性。

一般評估。

氧化物含量

涂層的抗各種介質的腐蝕性。

孔隙率評估。氧化物含量評估。

顯微硬度

涂層的導熱性。

相評定。粒子變形評定。

結合強度

涂層的導電性。

裂紋判定。

金相顯微結構

涂層的可加工性。

界面污染評定。

 

涂層的抗熱振性。

結合強度試驗。

 

其他各類有興趣的特種性。

 

顯微硬度測試。

   

表面粗糙度檢察。

   

按涂層規范進行評估。

 

涂層設計
 

涂層總體要求由兩方面組成:功能性要求和可靠性要求。

根據涂層主要功能,確定其技術要求。即涂層的耐腐蝕性能,涂層的耐磨性能,涂層的隔熱性能,以及涂層工作時應該具有的主要技術性能。

可靠性要求是涂層應該具有的,可靠性確保了涂層發揮其正常功能。

涂層的可靠性指標常用涂層的某些指標來表述,如:結合強度,抗拉強度,抗熱震性,氣孔率等。針對工件涂層的特點并依據使用要求,確定為數不多的幾個項目作為涂層的可靠性和功能性判據。并作為涂層試驗檢測的依據。涂層斷面的顯微結構特征能反應涂層的重要特性,如氣孔率、結合狀態等。以涂層斷面的金相形貌作為涂層質量的驗收標準,已被國外眾多知名企業認可。

 

涂層材料的選擇

參見《如何正確選擇涂層材料和噴涂工藝》
 

涂層結構設計

涂層結構有三種形式:單一結構、混合物結構、多層結構。

單一結構涂層:在厚度方向上是由單一材料組成。在噴鋁、噴鋅大面積防腐工程中均采用單一結構。工藝簡單,便于大規模生產,成本也低。

混合物結構涂層:在厚度方向上的材料是同樣的,但是由二種以上不同的材料混合而成的。這是由于單一材料已不能滿足使用要求,多種材料的混合物涂層才能達到設計要求。典型的應用是熱障涂層的過渡層,一般都由面層的ZrO2和底層的MCrAlY材料按不同比例混合而成的。

多層結構:多層結構可分為雙層、三層和多層共三種形式。它的作用是提高涂層的結合性能,分散涂層的層間熱應力,提高涂層的可靠性。

 

結構設計的目的

提高涂層的可靠性。結構設計遵循的原則是滿足可靠性要求,保證功能性要求,二者不可偏廢。例如耐磨涂層,若采用底層+面層結構,則底層是沒有使用功能的,從而減少了耐磨面層的可磨耗厚度。而單一結構的混合物涂層則在整個厚度上都具有耐磨功能。
 

涂層工藝設計

涂層工藝設計包括:涂覆工件的表面設計,工藝方法的選擇確定,工件的噴涂工裝設計,涂層的后加工等。

涂覆工件的表面設計:涂層工件的表面一般都需要加工,以利于涂層的沉積和后加工。粗車螺紋可以增加接觸面積,涂層槽可提高抗剪能力。表面設計還包括工件的表面預處理。

工藝方法的選擇確定:每種材料均可用不同的方法噴涂。以NiCr合金為例,可用粉末火焰,火焰絲材,電弧絲材,等離子以及HVOF方法噴涂。這里成本相差極大性能也有很大不同。工藝方法的選擇原則是在滿足涂層技術性能指標的基礎上,選擇成本較低者。

噴涂工裝設計:根據不同的工件和不同的涂層,確定最適合的噴涂工藝,并進而設計工件噴涂時的工裝。設計時要求解決工件的裝夾方式,工件旋轉及噴槍移動關系,工件上不需涂覆處的遮蔽方法及遮蔽件等?!  ?/span>

 

涂層的后加工工藝

涂層如需要在噴后進行機械加工的,應正確選擇涂層的后加工工藝。
 
涂層的檢測及其質量保證措施

設計的涂層最終能否滿足使用要求,須由涂層的實際運行結果來考核。但對涂層試樣或涂層工件作必要測試同樣非常重要。
根據設計時確定的可靠性判據進行涂層的可靠性檢查。
根據設計時確定的功能性判據進行涂層的性能指標檢測。
根據多次測試結果,分析確定涂層生產過程中關鍵質量項點。在隨后的生產中對過程的關鍵點作好監控,以確保涂層質量的穩定、可靠。

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