高速氧—燃气喷涂技术进展

该文综述了国外高速氧－燃气热喷涂技术的进展，介绍高速热喷涂技术的基本原理，采用的设备，粉末材料以及模化过程等方面的最新成果，并举例说明其应用。

超音速等离子与HVOF喷涂WC-Co涂层的冲蚀磨损性能研究

用超音速等离子喷涂(HEPJet)和两种进口高速氧燃气火焰喷涂(HVOF)设备(JP-5000和DJ-2700)制备WC-Co涂层,进行了孔隙率、显微硬度、结合强度及30°和90°攻角的冲蚀磨损对比实验,分析了涂层的SEM磨损形貌。结果表明,超音速等离子喷涂WC-Co涂层综合性能与JP-5000喷涂WC-Co涂层相当,优于DJ-2700;在30°冲蚀磨损条件下,WC-Co涂层的失效行为表现为疲劳剥落和微切削两种特征;在90°冲蚀磨损时,涂层的失效主要是垂直表面的磨粒冲击力导致涂层疲劳剥落。

高速氧燃料热喷涂

高速氧燃料（HVOF）粉末喷涂工艺代表了当今热喷涂金属镀层技术的最高水平。HVOF也被称为超高速氧燃料粉末喷涂工艺、氧燃料爆燃（OFD）工艺或D枪工艺。

AC-HVAF制备Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25NiCr涂层的高温氧化及摩擦磨损行为

为提高热作模具的高温氧化和高温耐磨性能,采用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术于H13钢基体上分别制备了Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25Ni Cr涂层,并对比研究两种涂层的高温氧化和摩擦磨损行为,利用SEM、EDS和XRD分析其组织形貌与结构。结果表明:在800℃循环氧化100 h后,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层比Cr_3C_2-25Ni Cr涂层表面生成的氧化保护膜更致密,并生成大量高温稳定性好的尖晶石相,前者的氧化增重(0.80 mg/cm2)略小于后者(0.87 mg/cm2),说明Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化能力略优;在700℃下,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层也具有更低的摩擦因数和磨损率,这归因于γ-matrix相(Co-Ni-Cr固溶体)具有很好的高温强度和热疲劳性能,对碳化物硬质相起到更强的联结支撑作用,提高了涂层的抗剥落能力。

粉末特性对HVOF喷涂碳化物涂层性能的影响

借助扫描电镜、粒度分析仪等观察分析了碳化物粉末粒度分布、形貌等特性;研究了这些粉末特性对涂层性能的影响。结果表明:团聚烧结法生产的碳化物粉末,其粒度均匀、形状规则、表面粗糙多孔,可作为优选粉末材料。

HVOF热喷涂技术

介绍了ＨＶＯＦ热喷涂技术的特点；研究了现在和未来能被喷涂的材料；讨论了如何改进粉末；介绍了当前和未来的ＨＶＯＦ喷涂设备。

高含沙水流用水轮机叶片表面热喷涂WC/Co涂层的性能

通过高速火焰喷涂技术(高速氧-燃气喷涂,HVOF)在水轮机叶片用06Cr13不锈钢表面喷涂WC/Co涂层。采用金相显微镜、硬度计、万能试验机分析了WC/Co涂层的孔隙率、显微硬度及其与基体的结合强度;并在高含沙水流环境中通过冲蚀、汽蚀试验测试WC/Co涂层的耐冲蚀性能和耐汽蚀性能。结果表明:WC/Co涂层的孔隙率、显微硬度及其与基体的结合强度分别为0.68%、1211HV、70MPa;WC/Co涂层具有优良的耐冲蚀性能,冲蚀后其磨损量仅为06Cr13不锈钢基体的0.18倍;WC/Co涂层具有良好的致密度、结合力及强韧性,因此涂层也具有优良的耐汽蚀性能。

热喷涂钴基合金涂层的耐气蚀性能

评价了用于耐蚀涂层的热喷涂钴基合金涂层的抗气蚀性能。钴基合金涂层分别用低压等离子喷涂(LPS)和高速氧燃料气火焰喷涂(HVOF)喷涂在AISI304不锈钢基体上,其中每种涂覆试样的一半试样进行了1073K×1h的后续加热处理。在本试验中,为了进行评价而测量了试样的重量损失。由气蚀试验得到如下结果:1)用LPS喷涂的两种涂层(喷后加热处理的和喷涂态的)比HVOF涂层具有更优越的抗气蚀性能;2)对于LPS喷涂层,喷后加热处理过的涂层与喷涂态的涂层具有相同的重量损失;3)对HVOF涂层喷后热处理非常有效地改善了抗气蚀性能。

访德热喷涂技术观感

为了加强国际间交流与合作,借鉴国外先进技术,促进我国热喷涂技术的发展与提高,全国热喷涂协作组成员单位一行16人,于2000年6月2～16日对德国SULZER METCO、GTV、RYBOK+HOSCHELEGMBH三家专业热喷涂公司进行了参观访问。通过这次访问,基本上了解了上述三家公司在低压等离子喷涂、大气等离子喷涂、电弧喷涂、高速火焰喷涂及喷涂材料的研究和开发水平以及主要应用领域,我们感到收获很大。此次访德将对我国热喷涂技术的发展具有很实际的参考价值和指导意义。

高速火焰喷涂高质量NiCoCrAlTaReSiY抗氧化涂层

研究了用高速火焰喷涂(HVOF)替代低压等离子喷涂(LPPS)沉积高质量的MCrAlY涂层。试验用粉料为NiCoCrAlTaReSiY,采用以煤油为燃料的K2型HVOF系统沉积涂层,研究喷嘴长度、喷涂工艺参数对粉末沉积工艺过程以及涂层性能的影响;测量涂层的孔隙率及氧含量,观察涂层经真空热处理以及高温空气氧化后的显微结构,测量了Al、O等元素在氧化涂层中的分布。结果表明,所沉积的NiCoCrAlTaReSiY涂层具有优越的抗氧化性。

HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的磨蚀特性

在WC基陶瓷涂层材料中,用10%Co-4%Cr作复合黏结相的材料具有更加优良的耐磨损和抗腐蚀性能。本文研究了高速氧燃气喷涂(HVOF)喷涂WC-10Co -4Cr涂层在不同磨蚀条件下的磨蚀行为特性,所使用的涂层是分别由用煤油作燃料的JP—5000喷枪和以丙烯和氢气为燃料的DJ喷枪来制备的,并且选用了两种类型的粉末形态进行了试验研究:一种是粗糙的角状粉末,一种是细小、多孔的球状粉末。采用干式磨损和湿式泥浆磨蚀测试方法对涂层进行试验,两种测试均在室温下进行。干式的磨损试验是采用喷射方式测定的,而湿式泥浆磨蚀试验则是通过科氏磨蚀和喷射冲击磨蚀两种方式进行的。试验结果表明,对于相同形态的粉末,由科氏磨蚀试验测出的耐磨蚀能力有100%的波动范围,而由喷射冲击式磨蚀试验测出的耐磨蚀能力仅有20%的波动,这与其所使用的喷枪和喷涂参数有关。结果还证明,粉末形态的选择是影响涂层性能的重要因素之一,粉末形态可以300%多的影响科氏耐磨蚀性能,75%的影响干式磨损和湿式泥浆磨蚀性能。分析认为,这与工艺参数和涂层显微结构有关。

HVOF喷涂WC-12Co涂层的相结构与机械性能之间的关系

本文用Rietveld分析法测量了以多峰的WC-12Co为原始粉末材料,经三种HVOF(高速氧燃气喷涂)喷枪所制得的24种涂层的相成分。试验中同时考察了不同因素之间的关联性:一方面是热喷涂参数(颗粒温度与速度)与沉积涂层的机械性能(显微硬度与抗摩擦磨损能力)之间的关系;另一方面是涂层的相结构与其性能的关系。结果显示,喷涂温度对涂层性能具有本质内在的影响,而不管采用何种HVOF喷涂工艺方法,产生的低碳化合物主要是W_2C、W和非晶态/纳米晶相。尤其发现只要没有大量W存在的涂层中,WC的脱碳分解产生的非晶/纳米晶相和钨相的存在对增强涂层的机械性能是有利的。涂层中的相与非晶/纳米晶相之间存在线性关系,而与试验中采用的是何种HVOF喷涂工艺无关。试验还发现,仅仅在采用DJ喷枪的HVOF喷涂工艺时,金属W相才存在于纳米晶结构中。

热喷涂涂层在航空修理上的应用

介绍了各种热喷涂涂层及电镀方法在航空及船舶维修上的实际应用例证。

硬镀铬的代用计划

介绍了美国在飞机、涡轮发动机制造以及维修上所用的热喷涂法代替硬镀铬的必要性、可行性和一些应用情况。