熱噴涂材料現(xiàn)狀與未來(lái)

1、熱噴涂材料：現(xiàn)狀與未來(lái)北京礦冶研究總院賈永昌熱噴涂材料是熱噴涂技術(shù)的重要組成部分。它與熱噴涂工藝及熱噴涂設(shè)備共同構(gòu)成熱噴涂技術(shù)的主體。整個(gè)熱噴涂技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際上受設(shè)備與材料的進(jìn)展而被推動(dòng)與牽引的。一、歷史的回顧迄今，熱噴涂材料的發(fā)展大體跨分三個(gè)階段。第一階段是以金屬和合金為主要成份的粉末和線材，主要包括鋁、鋅、銅、鎳、鉆和鐵等金屬及它們的合金。這些材料制成粉末，是通過(guò)破碎及混合等初級(jí)制粉方法生產(chǎn)的，而線材則是用拉拔工藝制作出一定線徑的

2、金屬絲或合金絲。這些材料主要供火焰粉噴、線噴及電弧噴涂等工藝使用，涂層功能較單一，大體是防腐和耐磨損，應(yīng)用面相對(duì)較?。坏诙A段始于五十年代中期。人們發(fā)現(xiàn)，要解決工業(yè)設(shè)備中存在的大量磨損問(wèn)題，十分有必要改進(jìn)工藝，制取更耐磨的涂層。經(jīng)過(guò)幾年的努力，自熔合金問(wèn)世并發(fā)展了火焰噴焊工藝，這就是著名的“硬面技術(shù)”。自熔合金是在Ni、Co和Fe基的金屬中加入B、Si、Cr這些能形成低熔點(diǎn)共晶合金的元素及抗氧化元素，噴涂后再加熱重熔，獲得硬面涂層。這項(xiàng)

3、技術(shù)在某種程度上是受焊接堆焊工藝的啟發(fā)。由于這些涂層具有高硬度、高冶金結(jié)合及很好的抗氧化性，從而在耐磨及抗氧化性方面邁出了一大步。自熔合金的出現(xiàn)，對(duì)熱噴涂技術(shù)起了巨大的推動(dòng)作用。這一階段另一項(xiàng)技術(shù)突破是等離子噴涂設(shè)備的問(wèn)世。等離子焰高達(dá)1萬(wàn)度，幾乎可以噴涂一切材料。于是，人們打開了思路，先后發(fā)展了一系列的陶瓷材料和金屬陶瓷材料。實(shí)際上，只有進(jìn)入七十年代中期，1976年邁阿密第八屆國(guó)際熱噴涂會(huì)議之后，在航空工業(yè)迅速發(fā)展的需求與推動(dòng)下，這些

4、材料才真正找到了用武之地，相繼出現(xiàn)了高性能、高技術(shù)的耐磨、耐高溫、抗燃?xì)飧g及隔熱等表面工程涂層材料，使熱噴涂技術(shù)開始從簡(jiǎn)易的維修車間步入宇航和飛機(jī)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，并解決了大量令冶金工程師頭痛的材料問(wèn)題。不僅使那些擔(dān)心采用這項(xiàng)技術(shù)會(huì)使飛機(jī)從天上掉下來(lái)的飛機(jī)設(shè)計(jì)師放下了心，而且自那時(shí)起，一架航空發(fā)動(dòng)機(jī)有成百件以上的零件納入了技術(shù)規(guī)范，必須采用熱噴涂技術(shù)才得以達(dá)到設(shè)計(jì)師們的要求。第三階段是以七十年代中期出現(xiàn)了一系列的復(fù)合粉和自粘一次噴徐粉

5、末，直至八十年代夾芯焊絲作為電弧噴涂材料進(jìn)入市場(chǎng)為主要標(biāo)志。其特征測(cè)，主要是化學(xué)性能、物理性能和工藝性能。這些涉及到化學(xué)成份、熔點(diǎn)(軟化點(diǎn))、放熱性能、松裝比重、粒度分布、流動(dòng)性、顆粒形狀與結(jié)構(gòu)等。老實(shí)說(shuō)，粉末質(zhì)量控制比線材要難，通過(guò)拉拔或擠壓容易生產(chǎn)均一產(chǎn)品，但粉末則難于做到批量之間的完全一致。這從另一角度說(shuō)明粉末質(zhì)量控制的必要性。四、材料的多樣性擴(kuò)充了涂層的功能熱噴涂材料發(fā)展到今天，從類別、規(guī)格和性能等方面，差不多達(dá)到“應(yīng)有盡有”的

6、程度。以世界馳名的熱噴涂技術(shù)的權(quán)威公司——SULZERMETCO為例，該公司集攏了原先的METCO、PT和AMDRY三家公司的材料產(chǎn)品，此前經(jīng)幾十年的研究開發(fā)，尤其是七十年代中期之后，相繼與世界知名航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家聯(lián)手，投入了大量物力和人力，先后發(fā)展了一系列高性能、高質(zhì)量、高技術(shù)含量的噴涂材料。其中粉末材料計(jì)有六大類約220余種；線材近30種。有119種已納入PWA、GE、MSRR等著名航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家的技術(shù)規(guī)范。這些材料采用不同的

7、噴涂方法并實(shí)施不同的工藝參數(shù)噴涂出約六百余種性能各異的涂層，覆蓋涂層的全部功能，應(yīng)用面涉及到多門高科技和幾乎各個(gè)工業(yè)部門，顯示了熱噴涂技術(shù)的神通與威力。五、發(fā)展趨勢(shì)從近幾年所發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)，縱觀熱噴涂材料的發(fā)展趨勢(shì)，大體可歸結(jié)以下幾點(diǎn)：1耐高溫的陶瓷材料受到注目近年來(lái)，有不少文獻(xiàn)報(bào)道了某些陶瓷和金屬間化合物等高溫材料。其中最受重視的應(yīng)屬M(fèi)oSi2。這種材料有足夠高的熔點(diǎn)(Tm2030℃)、適中的比重和極好的抗高溫氧化性，工作溫度可達(dá)17