噴涂工藝及參數(shù)
(1)粉末特性:
目前粉末供應(yīng)商提供了品種繁多的碳化物粉末,而粉末特性往往因其制粉工藝方法的不同而表現(xiàn)出較大的差異。粉末特性包括:粉末粒度分布、顆粒形狀、表面粗糙度等。
對ZB-2700設(shè)備來說,適宜的粉末粒度為:15μm-40μm。
(2)氧-燃氣流量和比例
噴涂的焰流溫度及特性取決于氧-燃氣流量和混合比例。噴涂時,首先應(yīng)按照設(shè)備的規(guī)定要求確定氧氣和燃氣的流量,以保證噴槍焰流達到設(shè)計的功率水平。實際生產(chǎn)過程中有多種因素可導致氧-燃氣比例的波動,而氧-燃氣比例對確定最終的涂層組織十分重要。
理論上,丙烷完全燃燒要求氧與丙烷的比例為5∶1(C3H8+5O2=4H2O+3CO2),這一燃燒比例產(chǎn)生的是中性焰(即,燃燒時氧與燃氣分子全部耗盡)。若燃氣比例下降,焰流中未消耗盡的氧分子將產(chǎn)生“氧化”氣氛,導致熔融粉末粒子的過度氧化,涂層中氧化物含量增多?;旌蠚庵腥細膺^多會產(chǎn)生低溫貧氧的火焰,所得涂層中未熔粒子和孔洞增多,而氧化物含量降低。事實上,中性焰是不存在的,在高溫,燃燒過程不是完全可逆的,反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物以熱平衡和化學平衡方式共存。
(3)噴涂距離:
當粉末粒子在距噴槍出口100mm以內(nèi)即已達到了其*高溫度,隨著噴距的增加粒子溫度逐漸降低,在100-230mm范圍內(nèi),粒子溫度大約降低了60℃,其降低幅度并不大,粒子仍可保持約1775℃的高溫;而粒子速度在距噴槍出口大約190mm內(nèi)是一個逐漸加速的過程,在距噴槍出口190-200mm左右達到580m/s以上的*高速度,在170-230mm噴距上,粒子速度基本維持在580m/s以上。 考慮到高溫焰流對基體傳熱的不利影響,噴距在可能的情況下應(yīng)盡量增大,故對ZB-2700型超音速火焰噴涂系統(tǒng)來說,適宜的噴距應(yīng)為:190-230mm。
與其它噴涂工藝相比,噴涂噴距的可調(diào)整范圍是比較大的,這得益于粒子的高速度。較大的噴距可調(diào)范圍對實際生產(chǎn)十分有利,因為可以根據(jù)工件的形狀、大小、涂層厚度等要求選擇適宜的噴距,以得到綜合性能*好的涂層。
(4)送粉量:
對任何熱噴涂工藝來說,送粉量都是影響涂層性能的一個重要參數(shù)。某種粉末在某一具體的噴涂工藝條件下,都對應(yīng)有一適宜的送粉量范圍。
若送粉量過小,可能的不利影響有:
1)被噴涂粉末過熔,粉末燒損,煙霧大,易污染涂層。
2)每一遍噴涂不能完全覆蓋其掃過的路徑,造成涂層孔隙率增大。
3)延長了噴涂時間易造成工件過熱涂層開裂和生產(chǎn)成本的增大。
若送粉量過大,可能的不利影響有:
1)粉末熔化不充分,涂層結(jié)合強度降低,孔隙率增大。
2)涂層應(yīng)力增大,導致涂層開裂。
3)粉末沉積率下降,生產(chǎn)成本提高。
噴涂WC-Co涂層時,當送粉量在38-60g/min之間變化時,涂層孔隙率在0.55—1.2%之間,顯微硬度在HV1000-1300, 粉末沉積率為40-50%,涂層性能優(yōu)。噴涂CrC-NiCr涂層時:當送粉量在27-45g/min之間變化時,可獲得令人滿意的涂層質(zhì)量。