冷噴涂技術(shù)的工藝原理

書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟冷噴涂技術(shù)的工藝原理一、冷噴涂的由來冷噴涂是一個較新的工藝，出現(xiàn)在25年前的前蘇聯(lián)。Papyin等人在做調(diào)試時，見到示蹤顆粒在速度超過一定臨界值發(fā)生沉積現(xiàn)象而受啟發(fā)提出。他們發(fā)現(xiàn)，假如以這樣的速度不加溫，在超過一定的速度以后仍會粘附到基體表面。因此說，冷噴涂簡單的說就是不加熱，或者在比較低的溫度，粒子達(dá)到一定的臨界速度，從粒子對表面的沖蝕現(xiàn)象變成一種粘附的現(xiàn)象。冷噴涂技術(shù)的發(fā)現(xiàn)是一個偶然的現(xiàn)象，之后應(yīng)用在還是放在銅、鋁、鋅上，因為這些合金的熔點比較低，像德國現(xiàn)在最高的溫度700度、800度空氣加溫可以噴高熔點合金涂層。冷噴涂工藝仍然在繼續(xù)發(fā)展，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)，航空航天，軍工等。?二、冷噴涂與熱噴涂的區(qū)別熱噴涂技術(shù)是把某種固體材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)并高速噴射到基體表面上形成具有希望性能的膜層,從而達(dá)到對基體表面改質(zhì)目的的表面處理技術(shù)。由于熱噴涂涂層具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)和若干微小氣孔,涂層與底材的結(jié)合通常是機(jī)械方式,其結(jié)合強度較低。在很多情況下,熱噴涂可以引起相變、部分元素的分解和揮發(fā)以及部分元素的氧化。冷噴涂技術(shù)是相對于熱噴涂技術(shù)而言,在噴涂時，噴涂粒子以高速(500～1000m/s)撞擊基體表面,在整個過程中粒子沒有熔化,保持固體狀態(tài),粒子發(fā)生純塑性變形聚合形成涂層。冷噴涂技術(shù)近年來在俄國、美國、德國等都得到了很快的發(fā)展?三、冷噴涂技術(shù)的工藝原理冷噴涂是一項嶄露頭角的固態(tài)工藝。該方法可將以超聲加速的固體顆粒的動能在撞擊到鍍件表面時轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩瓿梢苯鸷附?。該工藝的原理是：每種金屬均有其特定的、與溫度相關(guān)的臨界顆粒速度，當(dāng)顆粒運動超過這一速度時即會焊接于鍍件之上。?在傳統(tǒng)的熱噴涂工藝中，由于溫度較高，鍍層與鍍件材料均會被氧化、產(chǎn)生冶金形變和剩余張應(yīng)力。反之，冷噴涂工藝制成的鍍膜，孔隙度很低（小于0.5%減少張應(yīng)力。?在高壓冷噴涂技術(shù)中，高壓氦或氮（350～450磅/平方英寸）用作載氣，可將噴涂材料加速到超聲速度。氣體被加熱并強制通過一個聚焦-發(fā)散噴頭（deLaval1000米/方被沿軸向注入。?在低壓冷噴涂技術(shù)中，氮或空氣被加壓至70～15磅/平方英寸，而噴涂粉末在噴頭的發(fā)散部位的下游方沿徑向注入。低壓冷噴涂系統(tǒng)是手提式的、運作更經(jīng)濟(jì)，顆粒速度可達(dá)800米/秒。便攜式冷噴涂機(jī)可用于鋁、銅、鋅及其他金屬組合的噴涂。便于攜帶特性使低壓冷噴涂機(jī)更適用于野外保養(yǎng)和修復(fù)。?冷噴涂技術(shù)是在鎂合金表面上生成厚的鋁鍍膜的一種有效方法，該方法對表面制備要求不高，而且對鍍件的力學(xué)或熱學(xué)特性無需顧及。鋁鍍膜表現(xiàn)出對鎂元件具有防止各種以及電腐蝕的能力。很多時候，僅在鋼緊固件周圍需要進(jìn)行電池腐蝕保護(hù)，而冷噴涂恰恰是一種對暴露鎂表面進(jìn)行局部保護(hù)的創(chuàng)新技術(shù)。?但是，為了了解和改善冷噴涂工藝有必要進(jìn)行更充分的研究，尤其是對于多種材料組合以及冷噴涂工藝本身的不斷發(fā)展創(chuàng)新，以及更佳的利用材料于未來技術(shù)，還需要進(jìn)行大量的研究工作。?四、冷噴涂技術(shù)的適用材料范圍在冷噴涂過程中,由于噴涂溫度較低,發(fā)生相變的驅(qū)動力較小,固體粒子晶粒不易長大,氧化現(xiàn)象很難發(fā)生。因而適合于噴涂溫度敏感材料如納米相材料、非晶材料、氧敏感材料(如銅、鈦等)、相變敏感材料(如碳化物等)。目前納米粉末的研究越來越廣泛,其顆粒本身較小,在性能上與固體完全不同,展現(xiàn)出許多優(yōu)于本體結(jié)構(gòu)的新的特有的性質(zhì)。近年來,納米涂層制備引起了人們的興趣。研究表明由于晶粒尺寸效應(yīng)和大量晶界的存在,納米涂層具有比傳統(tǒng)涂層更優(yōu)良的性能]。表面納米晶可以使材料表面(和整體)的機(jī)械和化學(xué)性能得到不同程度的改善。用傳統(tǒng)的噴涂方法噴涂到基體表面上會引起其成分、性能