什么是热喷涂？- 类型和应用

今天，热喷涂涂层用于许多不同的行业。这些涂层由暴露于等离子体或氧燃料燃烧的金属丝和熔融粉末组成。喷射装置发出的火焰将为已加热的混合物提供动力，一旦喷射到金属上，混合物将保持牢固的涂层。

热喷涂涂层广泛用于许多有用的应用，包括保护飞机、建筑物和其他结构免受极端温度、化学品或环境条件（如湿度和雨水）的影响。在本文中，我们将讨论什么是热喷涂以及如何进行热喷涂，以及它的应用和好处。

什么是热喷涂涂层？

热喷涂技术是将熔化（或加热）的材料喷涂到表面上的涂层工艺。 “原料”（涂层前体）通过电（等离子或电弧）或化学方式（燃烧火焰）加热。

与电镀、物理和化学气相沉积等其他涂层工艺相比，热喷涂可以在大面积上以高沉积速率提供厚涂层（大约厚度范围为 20 微米到几毫米，具体取决于工艺和原料） .

可用于热喷涂的涂层材料包括金属、合金、陶瓷、塑料和复合材料。它们以粉末或线材形式进料，加热至熔融或半熔融状态，并以微米级颗粒的形式加速向基材。

燃烧或电弧放电通常用作热喷涂的能源。最终的涂层是通过大量喷涂颗粒的积累制成的。表面可能不会显着升温，从而导致易燃物质的涂层。

涂层质量通常通过测量其孔隙率、氧化物含量、宏观和微观硬度、结合强度和表面粗糙度来评估。一般来说，涂层质量随着粒子速度的增加而提高。

除了原始设备应用外，热喷涂涂层还用于修复在使用中磨损和损坏的零件，并恢复机加工零件的尺寸。热喷涂涂层用于恢复已磨损或腐蚀的部件的尺寸，例如印刷辊和尺寸过小的轴承。

热喷涂是一种通用类别的涂层工艺，它使用消耗品作为精细分散的熔融或半熔融液滴的喷雾来产生涂层。

它的特点是能够将金属、金属陶瓷、陶瓷和聚合物涂层沉积在相当厚的层中，通常为 0.1 至 10 毫米，用于工程应用。几乎任何材料都可以沉积，只要它在喷涂操作期间熔化或变成塑料。在基材表面，颗粒形成“splats”或“platelets”，它们互锁并堆积形成涂层。

沉积物不与基材熔合或必须形成固溶体以实现粘合。与许多其他涂层工艺，尤其是电弧焊、钎焊和激光涂层工艺相比，这是热喷涂的一个显着特点。

热喷涂涂层和基材之间的结合主要是机械的，而不是冶金的或熔合的。对基材的附着力取决于基材表面的状况，在喷涂前必须通过喷砂或机加工进行清洁和粗糙化处理。

多年来，热喷涂工艺已广泛应用于所有主要工程行业部门，用于部件保护和回收。最近的设备和工艺发展提高了热喷涂涂层的质量并扩大了潜在的应用范围。

区分热喷涂的几种变体：

在经典（1910 年至 1920 年间开发）但仍广泛使用的工艺中，例如火焰喷涂和线弧喷涂，粒子速度通常较低（<150 m/s），并且原材料必须熔融才能沉积。

等离子喷涂是1970年代发展起来的，利用电弧放电产生的高温等离子射流，典型温度>15000K，可以喷涂氧化物、钼等难熔材料。

以下是我们详细讨论生成热喷涂涂层的 5 种最常见工艺：

HVOF 是一种使用火炬的过程，该火炬在使用喷嘴时允许火焰蔓延。这会产生快速加速，从而加速混合物中的颗粒。最终的结果是一个非常薄的涂层，均匀涂抹。尽管很薄，但这种涂层很坚固并且附着力很好。其耐腐蚀性优于等离子涂层，但不太适合高温。

对于不能承受极端压力的表面，燃烧火焰喷涂是一个很好的选择。由于喷涂机制由较低的火焰速度提供动力，因此该过程产生的涂层不会牢固地附着在表面上。

火焰将通过与燃料结合的氧气产生，这将熔化混合物。燃烧火焰喷涂由于其成本低而在低强度应用中很受欢迎。

等离子喷涂利用等离子炬作为加热和喷涂涂层的主要工具。粉末材料熔化后，然后以类似于燃烧火焰喷涂的方式放置在产品上。

由等离子喷涂产生的涂层可能有几微米厚到几毫米厚。虽然粉末是使用最广泛的材料，但也使用金属和陶瓷。等离子喷涂工艺因其适应性强而广受欢迎。

真空等离子喷涂在受控环境中进行，但使用低温。这样可以保持真空，同时也减少对材料的损坏。多种气体组合可用于获得喷涂所需的压力。

真空等离子喷涂用于汽车保险杠、仪表板或车门后视镜外壳等物品。该工艺还可用于聚乙烯模制品的前处理，为水性环氧胶粘剂提供附着力。

这种喷涂方法利用了在两根导电线之间产生的弧点。熔化将发生在电线连接处。电弧允许加热，从而产生沉积和熔化，类似于与火炬一起使用的燃烧火焰喷涂。

压缩空气将用于喷涂涂层。这种工艺因其成本效益而广受欢迎，通常使用铝或锌作为基材。

热喷涂涂层的一些好处包括：

伪装基材 – 由于热喷涂涂层在许多情况下都非常有效，因此无法在涂层工艺之后判断基材是由什么材料制成的，除非保留严格的记录。如需更多信息，请在此处联系 Green Leaf Business Solutions。
无法准确评估效果 – 涂上热喷涂涂层后，除了目视评估外，通常很难准确判断涂层的效果。
设置成本高 – 某些热喷涂方法需要非常昂贵的设备，这可能导致初始设置成本很高。

制造工艺