高速火焰噴涂主要工藝參數(shù)

以ＤＪ型高速火焰噴涂系統(tǒng)為例，介紹工藝參數(shù)對涂層性能的影響。
（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。圖２１７為兩種不同制粉工藝生產(chǎn)的ＷＣ／１２Ｃｏ粉
末的掃描電鏡照片，粉末１為團(tuán)聚燒結(jié)制得，粉末２為直接燒結(jié)制得。雖然粉末成分相同，但由于制粉工藝不同，其形貌存在較大差異：粉末１為球狀顆粒，表面粗糙多孔；粉末２為不規(guī)則塊狀顆粒，表面較光滑。兩種粉末粒度基本相同，約為１７～４５μｍ。研究表明：團(tuán)聚燒結(jié)法生產(chǎn)的碳化物粉末，其粒度均勻、形狀規(guī)則（接近球形）、表面粗糙多孔、流動(dòng)性好。該類型粉末用ＤＪ２７００設(shè)備噴涂，其涂層性能明顯優(yōu)于其他類型粉末的涂層。對ＤＪ２７００設(shè)備來說，適宜的粉末粒度為１５～４０μｍ。
（２）氧燃?xì)饬髁亢捅壤咚倩鹧鎳娡康难媪鳒囟燃疤匦匀Q于氧燃?xì)饬髁亢突旌媳壤?。高速火焰噴涂時(shí)，首先應(yīng)按照設(shè)備的規(guī)定要求確定氧氣和燃?xì)獾牧髁?，以保證噴槍焰流達(dá)到設(shè)計(jì)的功率水平。實(shí)際生產(chǎn)過程中有多種因素可導(dǎo)致氧燃?xì)獗壤牟▌?dòng)，而氧燃?xì)獗壤龑Υ_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(shí)氧與燃?xì)夥肿尤亢谋M）。若燃?xì)獗壤陆?，?
流中未消耗盡的氧分子將產(chǎn)生“氧化”氣氛，導(dǎo)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?xì)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(shí)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(xué)平衡方式共存。研究結(jié)果表明：對ＤＪ型高速火焰噴涂系統(tǒng)，當(dāng)氧燃?xì)獗壤冢椽保病氮保吨g時(shí)，可獲得高性能的涂層。
（３）噴涂距離研究表明：ＤＪ型高速火焰噴涂系統(tǒng)，當(dāng)粉末粒子在距噴槍出口１００ｍｍ以內(nèi)即已達(dá)到了其最高溫度。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(gè)逐漸加速的過程，在距噴槍出口１９０～２００ｍｍ達(dá)到４８０ｍ／ｓ以上的最高速度，在１７０～２３０ｍｍ噴距上，粒子速度基本維持在４８０ｍ／ｓ以上?？紤]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ＤＪ型高速火焰噴涂系統(tǒng)來說，適宜的噴距應(yīng)為１９０～２３０ｍｍ。與其他噴涂工藝相比，高速火焰噴涂噴距的可調(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(shí)際生產(chǎn)十分有利，因?yàn)榭梢愿鶕?jù)工件的形狀、大小、涂層厚度等要求選擇適宜的噴距，以得到綜合性能最好的涂層。
（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(gè)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(shí)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(qiáng)度降低，孔隙率增大。
２）涂層應(yīng)力增大，導(dǎo)致涂層開裂。
３）粉末沉積率下降，生產(chǎn)成本提高。
研究表明：使用ＤＪ系統(tǒng)噴涂ＷＣＣｏ涂層，當(dāng)送粉量在３８～７０ｇ／ｍｉｎ之間變化時(shí)，涂層孔隙率在１１２％～２％之間，顯微硬度在１０００～１３００ＨＶ，粉末沉積率為４０％～５０％，涂層性能優(yōu)。噴涂ＣｒＣＮｉＣｒ涂層，當(dāng)送粉量在２７～４５ｇ／ｍｉｎ之間變化時(shí)，可獲得令人滿意的涂層質(zhì)量。