Что такое технология термического напыления?

Технология термического напыления определена в национальном стандарте GB/T18719-2002 «Терминология и классификация термического напыления»: Технология термического напыления — это метод использования источника тепла для нагрева напыляемого материала до расплавленного или полурасплавленного состояния, а также его распыления и осаждения с определенной скоростью на предварительно обработанную поверхность подложки для формирования покрытия. Технология термического напыления создает специальную рабочую поверхность на поверхности обычных материалов для достижения ряда функций, таких как коррозионная стойкость, износостойкость, снижение трения, высокая термостойкость, стойкость к окислению, теплоизоляция, изоляция, проводимость и защита от микроволнового излучения, так что она может экономить материалы и энергию. Мы называем специальную рабочую поверхность покрытием, а рабочий метод создания покрытия называется термическим напылением. Технология термического напыления является одним из важных компонентов технологии обработки поверхности, на долю которого приходится около трети технологии поверхностной инженерии.

I. Преимущества

Оборудование легкое и может быть собрано на месте.
Процесс гибкий, а операционных процедур немного. Его можно быстро отремонтировать, а время обработки сокращается.
Он обладает высокой адаптивностью и, как правило, не ограничен размерами заготовки и местом установки.
Толщину покрытия можно контролировать.
В дополнение к струйной сварке температура нагрева подложки низкая, деформация заготовки мала, а изменения кристаллической структуры и эксплуатационных характеристик также незначительны.
Подходит для деталей из различных базовых материалов и позволяет наносить различные защитные и функциональные покрытия на поверхность практически всех твердых материалов.

II.Характеристики

Анализ принципа и процесса технологии термического напыления позволяет выделить следующие характеристики технологии термического напыления:

Поскольку диапазон температур источника тепла очень широк, то в качестве материалов покрытия, которые можно распылять, можно использовать практически все твердые конструкционные материалы, такие как металлы, сплавы, керамика, металлокерамика, пластмассы и композиты на их основе. Таким образом, подложке можно придать поверхность с различными функциями (такими как износостойкость, коррозионная стойкость, стойкость к высоким температурам, стойкость к окислению, изоляция, теплоизоляция, биосовместимость, поглощение инфракрасного излучения и т. д.).
В процессе напыления степень нагрева поверхности подложки невелика и контролируема, поэтому ее можно напылять на различные материалы (такие как металл, керамика, стекло, ткань, бумага, пластик и т. д.), при этом она практически не влияет на структуру и эксплуатационные характеристики подложки, а деформация заготовки также незначительна.
Оборудование простое и гибкое в эксплуатации. Оно может распылять на большие площади крупных компонентов или распылять в определенных местах; распылять можно как в заводских помещениях, так и на открытом воздухе.
Операция распыления имеет меньше процедур, более короткое время строительства, высокую эффективность и экономичность. С улучшением требований к применению термического напыления и расширением областей, особенно прогресса самой технологии напыления, такой как все более высокоэнергетическое и сложное оборудование для распыления, увеличивающееся разнообразие материалов покрытия и постепенное улучшение производительности, технология термического напыления достигла быстрого развития за последнее десятилетие. Не только область применения была значительно расширена, но и технология также развивалась от ранней подготовки общих защитных покрытий до подготовки различных функциональных покрытий; от обслуживания одной заготовки до производства большого количества продуктов; от подготовки одного покрытия до проектирования системы распыления, включая анализ отказов продукта, предварительную обработку поверхности, исследование и разработку материалов и оборудования для покрытия, выбор, проектирование системы покрытия и последующую обработку покрытия; это стало очень активной дисциплиной в области науки о поверхности материалов. И в современной промышленности постепенно сформировались независимые технологии обработки материалов, такие как литье, ковка, сварка и термическая обработка. Это стало важным процессом для промышленного сектора, чтобы экономить драгоценные материалы, экономить энергию, улучшать качество продукции, продлевать срок службы продукции, снижать затраты и повышать эффективность работы. Он все шире используется в различных областях национальной экономики.

III.Технические преимущества

Он способен органично сочетать прочность и простоту обработки металлических материалов с высокой термостойкостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью керамических материалов.
Рационально выбирая материалы покрытия и соответствующие процессы напыления, можно получить упрочняющие поверхности покрытия с различными функциями.
Не ограничивается подложкой: в качестве подложки для термического напыления могут использоваться неорганические материалы, такие как металл, керамика, цемент, огнеупорные материалы, камень, гипс, или органические материалы, такие как пластик, резина, дерево, бумага и т. д.
Не имеет ограничений по размеру заготовки и месту строительства.
Скорость нанесения покрытия высокая, толщина контролируемая, а сам процесс прост.
Керамическое покрытие хорошо поддается обработке, и после повреждения покрытие можно наносить повторно.

IV.Тенденция развития

Технология термического напыления широко продвигается и применяется в Китае. Тенденции и характеристики развития в последние годы:

⑴Широко используется технология долгосрочной защиты большой площади

Для стальных конструкций, которые долгое время подвергаются воздействию внешней атмосферы, в последние годы быстро развивалось напыление покрытий из алюминия, цинка и его сплавов вместо традиционного метода окраски и внедрение катодной защиты для долгосрочной защиты от атмосферной коррозии. Крупные проекты, такие как телебашни, мосты, дорожные сооружения, шлюзы, микроволновые башни, высоковольтные опоры линий электропередач, подземные кабельные опоры, навигационные буи, шахты и т. д., используют напыление алюминия, цинка и их сплавов для защиты от коррозии. В Китае работают десятки профессиональных распылительных установок, а площадь распыления достигает более нескольких миллионов квадратных метров каждый год. Эта технология не только широко продвигалась и применялась в Китае, но также хорошо продвигалась и применялась в проектах иностранной помощи.

⑵ Ремонт и усиление крупногабаритного оборудования и локализация импортных деталей

Ремонт и укрепление крупногабаритного оборудования и локализация импортных деталей. За последние годы в этом направлении было много успешных примеров применения, таких как: прокатный стан шириной 1,7 метра, ротор высокоскоростного вентилятора, большой плунжер экструдера, большая шестерня, сопло для экструзии электродов, мощный автомобильный коленчатый вал и т. д. Реализация этих работ, во-первых, решает насущные потребности производства, во-вторых, экономит значительную часть иностранной валюты.

⑶ Применение технологии сверхзвукового пламенного напыления С развитием и совершенствованием китайской технологии термического напыления требования к качеству напыляемых покрытий становятся все выше и выше. В последние годы метод высокоскоростного газа (HVAF), разработанный в США и других странах, является новым процессом для получения высококачественных покрытий. Поскольку метод сверхзвукового пламенного напыления имеет много преимуществ, Китай последовательно внедрил около десятка оборудования из-за рубежа, которое играет важную роль в различных промышленных секторах.

⑷Применяется также технология газодефлаграционного распыления

Данная технология напыления превосходит другие методы напыления в некоторых областях, поскольку скорость полета частиц может достигать более 800 м/с, прочность связи между покрытием и подложкой может достигать более 100 МПа, а пористость составляет <1%. В Китае установлено более 10 единиц.

⑸Технология распыления пластикового порошка кислородно-ацетиленовым пламенем быстро развивается

Как упоминалось выше, в последние годы появилось много отечественных производителей оборудования для распыления пластикового порошка кислородно-ацетиленовым пламенем. Используя эту технологию процесса, она хорошо применяется в резервуарах для хранения химикатов, трубопроводах, рамах керамических грязевых машин, направляющих роликах для ткани в печатной и красильной промышленности, опорных колесах чугунных ленточных конвейеров в угольной промышленности, инжекционном оборудовании для нефтяной промышленности и отделке поверхностей, что компенсирует недостатки электрораспыления. Она открыла новый способ нанесения пластиковых покрытий.

⑹ Технология термического напыления применяется в химической антикоррозионной технике.

Коррозия является одной из основных причин выхода из строя механических деталей из-за химического или электрохимического воздействия окружающей среды. Она не только приводит к потере большого количества металлических материалов, но и к потере производственной суспензии, вызванной ею, сложнее оценить, поэтому люди уделяют особое внимание химическим антикоррозионным работам. Термические напыляемые покрытия используются в коррозионных средах, особенно в условиях сильной коррозии. Основная причина, по которой они не могли пробиться раньше, заключается в том, что герметик не был решен. Как мы все знаем, в напыляемом покрытии есть поры. Если поры не запечатаны, в поры проникнут различные кислоты, щелочи и органические среды, что приведет к отслоению покрытия и повлияет на антикоррозионный эффект. В соответствии с требованиями антикоррозионной техники Китай недавно успешно разработал десятки типов герметиков, таких как полиэфирный тип, органический полимерный тип, тип смолы, пластиковый тип, тип клея и т. д., которые подходят для коррозионной среды кислоты, щелочи, соли и органических веществ, а температура использования составляет 80~350℃. Керамическое покрытие, оксидное покрытие или покрытие металлом или сплавом, в зависимости от различных сред, выбирается подходящий герметик, который использовался во многих химических коррозионных средах с хорошими результатами. Эта серия герметиков была запатентована и выиграла Национальную премию за изобретение. Успешное исследование этих герметиков сделало новый прогресс в применении технологии термического напыления в технике защиты от химической коррозии.

⑺Начинает применяться технология лазерной переплавки

Высокочастотная индукционная переплавка и вакуумная индукционная переплавка применяются только в определенном диапазоне. Технология лазерной переплавки была опробована на небольшой площади в последние несколько лет и не получила широкого распространения. Недавно Университет Цинхуа применил технологию лазерной переплавки в производстве клапанов, а Шанхайский второй текстильный машиностроительный завод применил технологию лазерной переплавки в текстильном оборудовании.

⑻Также применяется в отделке зданий и в медицине.

Технология термического напыления также применяется в отделке зданий и медицинском здравоохранении. В последние годы Сычуань, Шанхай, Шэньян, Юньнань и другие места приняли технологию термического напыления для распыления различных статуй, украшений, больших поверхностей стен и т. д. и получили хорошие результаты. Например, большая фреска павлина, раскрывающего свой хвост в Международном торговом центре в Шэньяне, использует технологию термического напыления. С развитием и совершенствованием технологии термического напыления эта технология проникла в другие области. Например, в биологической области методы термического напыления используются для изготовления искусственных костей. Более 200 клинических случаев были использованы в Китае, и эффект очень хороший. Кроме того, изначально применялись искусственные зубы, изготовленные методами термического напыления.

VI. Классификация методов термического напыления

Как новый тип практической инженерной технологии, не существует стандартного метода классификации. Обычно его классифицируют по типу источника тепла, форме напыляемого материала и функции покрытия. Например, по функции покрытия его можно разделить на коррозионно-стойкие, износостойкие, теплоизоляционные и другие покрытия. По способу нагрева и соединения его можно разделить на напыление и распылительное плавление: первое заключается в том, что тело не плавится, а покрытие и подложка образуют механическую связь; второе заключается в том, что покрытие повторно нагревается и повторно плавится, а покрытие и подложка взаимно растворяются и диффундируют, образуя металлургическую связь.

Наиболее распространенным методом классификации является классификация по типу источника тепла для нагрева напыляемого материала, которую можно разделить на:

① Пламенный тип, включая газопламенное напыление, взрывное напыление и сверхзвуковое напыление;

② Дуговой тип, включая дуговое напыление и плазменное напыление;

③ Метод электрического нагрева, включая электровзрывное напыление, индукционное напыление и конденсаторно-разрядное напыление;

④ Тип лазера: лазерное напыление