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热喷涂陶瓷的原理与构成

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热喷涂陶瓷是采用非转移型等离子弧为热源,喷涂材料为粉末的热喷涂陶瓷方法。近十几年来热喷涂陶瓷技术发展很快,目前已开发出热喷涂陶瓷、可控气氛热喷涂陶瓷、溶液热喷涂陶瓷等喷涂技术,热喷涂陶瓷已成为热喷涂陶瓷技术中重要的一项工艺方法。


热喷涂陶瓷原理热喷涂陶瓷简称热喷涂陶瓷。热喷涂陶瓷通过等离子喷枪来实现,喷枪的喷嘴(阳)和电(阴)分别接电源的正、负,喷嘴和电之间通入工作气体,借助高频火花引燃电弧。电弧将气体加热并使之电离,产生等离子弧,气体热膨胀由喷嘴喷出高速等离子射流。送粉气将粉末从喷嘴内(内送粉)或外(外送粉)送入等离子射流中,被加热到熔融或半熔融状态,并被等离子射流加速,以一定速度喷射到经预处理的基体表面形成涂层。常用的等离子气体有氩气、氢气、氦气、氮气或它们的混合物。


热喷涂陶瓷设备构成
(1)喷枪等离子喷枪是集水、电、气、粉于一体的等离子电弧发生器,是整套系统的关键,喷枪的设计和加工质量直接影响喷涂系统能否正常工作和喷涂涂层质量的优劣。喷枪主要由喷嘴、电、电杆、绝缘体、水道头等组成。喷嘴是喷枪的关键部件,也是易损件,材料为纯铜。9M喷枪常用的喷嘴有四种型号,其中氮气两种:G和GE;氩气两种:GH和CP。G和GH是低速喷嘴,开口角度和孔径都较大,焰流束粗,适于热喷涂陶瓷高熔点材料,如ZrO2、Al203、Cr203、W等。GE和GP是高速喷嘴,开口角度和孔径都较小,焰流束细,适于喷涂较低熔点材料。
热喷涂陶瓷设备构成示意图2)电。电也是喷枪的关键部件和易损件,头部材料为铬-钍或铬-铈合金,基座材料为纯铜。使用过程中,电头部温度高达20000K以上,局部热负荷相当高,容易烧损。为提高电寿命,必须加强冷却水对电的冷却效果。
(3)绝缘体。一方面在喷嘴和电之间起绝缘作用,另一方面也起着气路和水路通道的作用。材料选用耐热性好的工程塑料,如聚砜和聚甲醛等,绝缘体端部气体分配环材料为聚酰亚胺。
(4)水道头。既是喷枪水路的导通体,又是喷嘴、电和绝缘体的安装定位套。材料为黄铜或青铜。内孔加工精度高,其加工质量的好坏直接影响喷嘴、电的同心度和冷却效果。