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冷噴涂的潛力并針對特定應用優化工藝

2021-01-26 00:00:00

噴塑加工冷噴涂中,粉末顆粒(通常為10至40 μm)在低于其熔點的溫度下通過超聲壓縮氣體射流被加速至很高的速度(200至1200 ms -1 )。在與基材碰撞時,顆粒會經歷極快的塑性變形,這會破壞存在于所有金屬和合金上的表面氧化物薄膜。這允許在高局部壓力下在暴露的金屬表面之間進行緊密的共形接觸,從而允許發生粘結,并迅速堆積厚的沉積材料層。沉積效率非常高,在某些情況下超過90%。

噴塑加工

盡管熱噴涂廣泛用于許多應用中,但它使用熱能來熔化或軟化原料。這會導致涂層的熱降解和部分氧化,這可能是不希望的。對于非常容易氧化的金屬材料,需要在受保護的氣氛或真空下進行熱噴涂,這會帶來額外的成本。


熱噴涂工藝的熱量輸入將殘余應力引入涂層中,這會限制可達到的厚度。此外,必須通過零件冷卻和噴槍操縱仔細地控制熱平衡,以避免過度的內部應力,以及在熱敏基板的情況下避免潛在的基板退化。


然而,通過冷噴涂,可以在沒有高熱負荷的情況下沉積材料,從而產生具有低孔隙率和低氧含量的涂層。


TWI進行了研究,以探索冷噴涂的潛力并針對特定應用優化工藝,例如:


輕質航空合金的修復技術;

改進的用于醫療植入物的生物相容性涂料;

用于熱敏基材的厚金屬涂層;

用于氧化物陶瓷的粘結涂層,例如熱障涂層(TBC)

TWI使用高規格的商用系統(新安裝的zui新的Impact Innovations 5/11和CGT GmbH Kinetiks?4000 47kW)。新安裝的5/11系統比以前的系統顯著提高了工作溫度和壓力(zui高1100°C和60 bar的N 2氣體),從而改善了涂層質量。冷噴槍可以在預熱或不預熱氣體的情況下以及使用各種噴嘴進行操作。這使系統可以根據要求進行配置。


已經證明許多材料適用于冷噴涂。這些包括:


金屬(Al,Cu,Ni,Ti,Ag,Zn,Ta,Nb)

難熔金屬(Zr,W,Ta)

合金(鋼,鎳合金,MCrAlYs,鋁合金)

復合材料(Cu-W,Al-SiC,Al-Al2O3)

考慮到這些材料,可以探索廣泛的應用,并在航空航天,汽車,石油和天然氣,發電,汽車運動,醫療,石化和電子等領域最終應用。


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