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冷喷涂的潜力并针对特定应用优化工艺

2021-01-26 00:00:00

喷塑加工冷喷涂中,粉末颗粒(通常为10至40 µm)在低于其熔点的温度下通过超声压缩气体射流被加速至很高的速度(200至1200 ms -1 )。在与基材碰撞时,颗粒会经历极快的塑性变形,这会破坏存在于所有金属和合金上的表面氧化物薄膜。这允许在高局部压力下在暴露的金属表面之间进行紧密的共形接触,从而允许发生粘结,并迅速堆积厚的沉积材料层。沉积效率非常高,在某些情况下超过90%。

喷塑加工

尽管热喷涂广泛用于许多应用中,但它使用热能来熔化或软化原料。这会导致涂层的热降解和部分氧化,这可能是不希望的。对于非常容易氧化的金属材料,需要在受保护的气氛或真空下进行热喷涂,这会带来额外的成本。


热喷涂工艺的热量输入将残余应力引入涂层中,这会限制可达到的厚度。此外,必须通过零件冷却和喷枪操纵仔细地控制热平衡,以避免过度的内部应力,以及在热敏基板的情况下避免潜在的基板退化。


然而,通过冷喷涂,可以在没有高热负荷的情况下沉积材料,从而产生具有低孔隙率和低氧含量的涂层。


TWI进行了研究,以探索冷喷涂的潜力并针对特定应用优化工艺,例如:


轻质航空合金的修复技术;

改进的用于医疗植入物的生物相容性涂料;

用于热敏基材的厚金属涂层;

用于氧化物陶瓷的粘结涂层,例如热障涂层(TBC)

TWI使用高规格的商用系统(新安装的zui新的Impact Innovations 5/11和CGT GmbH Kinetiks®4000 47kW)。新安装的5/11系统比以前的系统显着提高了工作温度和压力(zui高1100°C和60 bar的N 2气体),从而改善了涂层质量。冷喷枪可以在预热或不预热气体的情况下以及使用各种喷嘴进行操作。这使系统可以根据要求进行配置。


已经证明许多材料适用于冷喷涂。这些包括:


金属(Al,Cu,Ni,Ti,Ag,Zn,Ta,Nb)

难熔金属(Zr,W,Ta)

合金(钢,镍合金,MCrAlYs,铝合金)

复合材料(Cu-W,Al-SiC,Al-Al2O3)

考虑到这些材料,可以探索广泛的应用,并在航空航天,汽车,石油和天然气,发电,汽车运动,医疗,石化和电子等领域最终应用。


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