【華恒節(jié)能】從機(jī)械冶金到航空航天，超音速等離子噴涂逐漸成為高端涂裝之選

超音速等離子噴涂是大氣等離子噴涂技術(shù)的一種。它是利用專門設(shè)計(jì)的噴槍陰陽極結(jié)構(gòu)和與之相配套的電源與控制系統(tǒng)，供入較高壓力、大流量的工作氣體，噴嘴拉長電弧，使電弧受到強(qiáng)烈的機(jī)械、自磁和熱壓縮，從而得到能量密度非常高的超音速等離子射流，利用這種超音速等離子射流加熱、加速噴涂材料而獲得高質(zhì)量涂層的工藝過程稱為超音速等離子噴涂。

HvPL8000(high speed palms spring coating)這款設(shè)備是在我公司2023年引進(jìn)國外核心部件-拉法爾噴頭、高能等離子發(fā)生器基礎(chǔ)上經(jīng)過自主研發(fā)改進(jìn)而成，具有*速度可達(dá)6馬赫的超音速噴涂速度，等離子噴涂的高溫(6000-8000度)適合噴涂耐高溫陶瓷合金粉末，陶瓷粉末利用率高，等離子功率穩(wěn)定，等離子熱噴涂孔隙率低等眾多優(yōu)勢(shì)。

適合在各種金屬例如:灰鑄鐵，高錳鋼，碳鋼，不銹鋼表面噴涂，超音速等離子噴涂的烯碳陶瓷合金涂層具有高硬度，超耐磨，防腐耐高溫特性。

超音速等離子熱噴涂技術(shù)是利用等離子激發(fā)產(chǎn)生電離的高能量將難融的各類陶瓷粉末(例如氧化鋁，氧化鋯，氧化釔，碳化硅，氮化硼)表面形成半融化后再利用拉法爾噴嘴產(chǎn)生的高速度噴涂沉積在金屬基體上，具有超高的基體與陶瓷涂層結(jié)合強(qiáng)度(50Mp)，具有超高硬度和強(qiáng)度，耐磨防腐，耐高溫氣流沖蝕，抗高能沖擊等眾多特點(diǎn)。

超音速等離子熱噴涂設(shè)備主要包括：

①噴槍：實(shí)際上是一個(gè)非轉(zhuǎn)移弧等離子發(fā)生器，是最關(guān)鍵的部件，其上集中了整個(gè)系統(tǒng)的電、氣、粉、水等。

②電源：用以供給噴槍直流電。通常為全波硅整流裝置。

③送粉器：用來貯存噴涂粉末并按工藝要求向噴槍輸送粉末的裝置。

④熱交換器：主要用以使噴槍獲得有效的冷卻，達(dá)到使噴嘴延壽的目的。

⑤供氣系統(tǒng)：包括工作氣和送粉氣的供給系統(tǒng)。

⑥控制框：用于對(duì)水、電、氣、粉的調(diào)節(jié)和控制。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，具體如下

①超高溫特性，等離子射流的溫度可達(dá)上萬攝氏度，便于進(jìn)行高熔點(diǎn)材料的噴涂；

②噴射粒子的速度高，所以得到的涂層平整光滑、致密度高、孔隙率低，而且粉末沉積率很高；

③由于使用惰性氣體作為工作氣體，所以噴涂材料不易氧化；

④操作簡(jiǎn)單，設(shè)備維護(hù)成本低，調(diào)節(jié)性能好。

經(jīng)過幾十年不斷的發(fā)展，等離子噴涂技術(shù)已成為航空航天、汽車船舶等高端領(lǐng)域中進(jìn)行表面防護(hù)的一種重要表面處理工藝。近年來，隨著新材料的開發(fā)，針對(duì)某些特定的噴涂材料，可通過等離子噴涂技術(shù)制備出使基體獲得特殊功能的涂層，如壓電涂層、吸波涂層和疏水涂層等，應(yīng)用領(lǐng)域涉及光伏、高鐵、雷達(dá)等眾多高新技術(shù)行業(yè)。

軸承

在機(jī)械行業(yè)中，由于實(shí)際使用工況較為復(fù)雜，機(jī)械設(shè)備中的軸承常常發(fā)生磨損和腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響使用壽命。采用超音速等離子噴涂技術(shù)，可在軸承表面制備耐腐蝕涂層，既不影響軸承的強(qiáng)度，還可以對(duì)軸承起到較好的保護(hù)作用。適用于電機(jī)、發(fā)電機(jī)，特別是變頻電機(jī)的應(yīng)用。

采用超音速等離子熱噴涂耐腐蝕耐高溫陶瓷涂層

厚度500-800μm

顯微硬度hv800-1200

耐磨小于15㎎

基體結(jié)合強(qiáng)度大于50MP

耐酸堿

5%鹽酸+5%氯化鈉168小時(shí)

25%氫氧化鈉720Hr

鹽霧試驗(yàn)時(shí)間大于4800HR

耐高溫800-1400o

發(fā)動(dòng)機(jī)

作為汽車的核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中氣缸壁與活塞不斷摩擦，且高溫環(huán)境更使發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加劇。超音速等離子噴涂工藝能有效的減少磨損，延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。通過將融化后的耐磨材料粉末高速噴射到基材上，從而形成致密、粘結(jié)強(qiáng)度高的等離子涂層。由于是在惰性氣體的工作環(huán)境中進(jìn)行操作，故而極高的溫度下，涂層材料也不會(huì)被氧化。

國防、航空航天

以超音速飛機(jī)為例。超音速飛機(jī)的飛行速度約為5馬赫。這意味著飛機(jī)表面會(huì)產(chǎn)生高達(dá)2000-3000℃的高溫，且同時(shí)機(jī)身的表面部件會(huì)受到高壓及摩擦產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損害。利用超音速噴涂技術(shù)及新型耐高溫復(fù)合材料，可有效保護(hù)涂層材料免受高溫、氧化的困擾。

超音速等離子熱噴涂耐高溫氣流沖蝕陶瓷合金熱障涂層應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或者機(jī)翼保護(hù)

表面粗糙度SA0.5

復(fù)合熱障涂層厚度300-500μm

顯微硬度hv800-1100

HRC55~65

阿克隆磨耗小于15㎎

涂層結(jié)合強(qiáng)度90MPA

鹽霧試驗(yàn)時(shí)間不低于4000HR

耐高溫

氣流沖蝕1300-1600o

總體來說，憑借超高溫加工、粘結(jié)強(qiáng)度高、不易氧化的特點(diǎn)，等離子涂裝具有涂裝沉積率高、生產(chǎn)效率高、能耗低、綜合噴涂成本較低、涂層質(zhì)量好（表現(xiàn)為涂層致密、結(jié)合強(qiáng)度高、耐磨損性能及耐沖蝕性能優(yōu)越）等優(yōu)勢(shì)，適用于高磨損、高溫高壓工作環(huán)境的零件表面加工，未來將成為更多高端涂裝應(yīng)用的*工藝。