مجالات تطبيق تقنية الرش الحراري

في السنوات الأخيرة ، تطورت تقنيات الرش الحراري من العمليات الخام التي كان من الصعب نسبيًا التحكم فيها ، إلى أدوات دقيقة بشكل متزايد حيث تم تصميم العملية لمراعاة خصائص كل من المادة المترسبة والطلاءات المطلوبة.

تتطور تقنية الرش الحراري باستمرار ويتم رؤية تطبيقات جديدة لمواد وهياكل الطلاء التي يتم رشها حراريًا. دعنا نتعرف على مجالات التطبيق الرئيسية لتقنية الرش الحراري.

1. الطيران

تستخدم تقنية الرش الحراري على نطاق واسع في مجال الطيران ، مثل رش طلاءات الحاجز الحراري (طبقة الترابط + طبقة السطح الخزفية) على شفرات محرك الطائرة. رش البلازما ، طبقات الترابط بالرش باللهب الأسرع من الصوت ، مثل NiCoCrAlY و CoNiCrAlY ، وطبقة سطح السيراميك ، مثل أكسيد Y0-ZrO (YSZ) 8٪ (يحتوي على أكسيد الأرض النادر) تعديل YSZ ، مثل TiO + YSZ ، YSZ + A10 أو تمت أيضًا دراسة أكاسيد اللانثانم الأرضية النادرة القائمة على الزركونات مثل La (ZoCe) 024 كطلاءات حاجز حراري في غرف احتراق محرك الصواريخ. يتآكل العمود الدوار الرئيسي لطائرات الهليكوبتر المخصصة للعمليات العسكرية في المناطق الصحراوية بسهولة بفعل الرمال. يمكن أن يؤدي استخدام HVOF والرش المتفجر لـ WC12Co إلى تحسين مقاومة التآكل. يرش HVOF طلاء Al-SiC على ركيزة سبائك المغنيسيوم للطيران ، مما يحسن مقاومة التآكل.

2. صناعة الصلب والنفط

تعد صناعة الحديد والصلب مجالًا مهمًا لتطبيق الرش الحراري ، وهي ثاني أكبر صناعة في الصين بعد تطبيق الرش الحراري في صناعة الطيران. في عام 2009 ، استحوذ إنتاج الصين من الصلب الخام على 47٪ من إنتاج الصلب الخام في العالم. إنها دولة فولاذية حقيقية ، لكنها ليست قوة فولاذية. لا يزال يتعين استيراد بعض الفولاذ عالي الجودة بكميات كبيرة. أحد الأسباب الأكثر أهمية هو أن الرش الحراري في الصين أقل استخدامًا في صناعة الصلب. مثل أنبوب الفرن العالي ، أسطوانة فرن التلدين بدرجة حرارة عالية ، أسطوانة نقل لوحة الأسطوانة الساخنة ، بكرة الدعم ، بكرة التسوية ، الرفع المجلفن ، بكرة الغرق ، إلخ. يمكن أن يؤدي استخدام طلاء الرش الحراري على هذه المكونات إلى تحسين كفاءة العمل بشكل كبير و خفض التكاليف وتحسين جودة المنتجات والفوائد كبيرة 19-0.

في مؤتمر ITSC 2011 ، قام الخبير الياباني نامبا بالتحقيق في براءات الاختراع المتعلقة بتطبيق الرش الحراري في صناعة الصلب في جميع أنحاء العالم. تظهر نتائج الاستطلاع أنه من عام 1990 إلى عام 2009 ، شكلت براءات الاختراع اليابانية 39٪ ، وبراءات الاختراع الأمريكية 22٪ ، وبراءات الاختراع الأوروبية 17٪ ، وبراءات الاختراع الصينية 9٪ ، وبراءات الاختراع الكورية 6٪ ، وبراءات الاختراع الروسية 3 ٪ ، وتمثل براءات الاختراع البرازيلية 3 ٪ ، وبراءات الاختراع الهندية 1 ٪. بالمقارنة مع الدول المتقدمة مثل اليابان وأوروبا والولايات المتحدة ، فإن تطبيق الرش الحراري في صناعة الصلب في الصين أقل ، ومساحة التطوير ضخمة.

تضمنت التقارير التفصيلية المتعلقة بالاجتماع أيضًا مساحيق NiCrAlY و YO كمواد خام ، وتم تحضير مساحيق الرش NiCrAlY-Y0 بواسطة طرق التلبيد والخلط التكتلي ، وتم تحضير الطلاء بواسطة مسدس الرش HVOFDJ2700. محاكاة مقاومة تراكم لفائف الأفران في صناعة الصلب. أظهرت نتائج البحث أن مسحوق الطلاء المحضر بطريقة التلبيد التكتل له مقاومة ممتازة لتراكم أكسيد المنغنيز ، ولكنه ذو مقاومة ضعيفة لتراكم أكسيد الحديد. الطلاءات المحضرة من مساحيق مختلطة.

تُستخدم تقنية الرش الحراري على نطاق واسع في الغاز وخطوط أنابيب النفط وصمام البوابة لرش السطح المضاد للتآكل والطلاء المقاوم للاهتراء ، ومعظمها عبارة عن رش HVOF لطلاء WC10Co4Cr.

3. الطاقة الجديدة والمعدات الجديدة والتوربينات الغازية

تم تصميم خلايا الوقود الصلب (SOFCs) الآن في اتجاه الألواح المسطحة والألواح الرقيقة ، بما في ذلك الأنودات ، والإلكتروليتات ، والكاثودات ،والطبقات الواقية. في الوقت الحاضر ، نضج تصميم المواد وتكنولوجيا الإنتاج لخلايا الوقود الصلب ، والمشكلة الرئيسية هي مشكلة التحضير. أصبحت تقنية الرش الحراري (رش البلازما بالضغط المنخفض ، الرش بالبلازما الفراغية) أكثر التقنيات شيوعًا. التطبيق الناجح للرش الحراري على SOFC هو أحدث تطبيق لتقنية الرش الحراري في الطاقة الجديدة ، كما أنه يعزز تطوير مواد الرش ذات الصلة. على سبيل المثال ، مادة الرش LaSrMnO (LSM) التي يتم رشها بالبلازما ، بدأت شركة HC.Starck الألمانية بالفعل في إنتاج وبيع هذه المواد والمواد ذات الصلة. استخدم الباحثون أيضًا رش البلازما في الطور السائل لتحضير مادة الإلكترود LiFePO لبطاريات الليثيوم أيون. تقارير البحث ذات الصلة.

تطوير تقنية الرش الحراري لا ينفصل عن تحديث المعدات. سيكون لكل مؤتمر دولي للرش الحراري تقارير عن المعدات الجديدة ذات الصلة. بسبب درجة الحرارة المنخفضة والتصميم عالي السرعة ، يمكن لمسدس الرش K2 لرش GTV HVOF رش الطلاءات المعدنية مثل طلاء النحاس ، ومحتوى الأكسجين للطلاء هو 0.04٪ فقط ، وهو ما يمكن مقارنته بالرش البارد. باستخدام نظام رش HVOF عالي الضغط ، يمكن أن يصل ضغط غرفة الاحتراق إلى 1 ~ 3MPa ، وتدفق اللهب يكون بدرجة حرارة منخفضة وسرعة عالية ، ويرش مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ، ويمكن أن تصل كفاءة الترسيب إلى 90٪.

بدأت شفرات التوربينات الغازية الصناعية في استخدام طلاءات الحاجز الحراري التي يتم رشها بالبلازما ، مثل أنظمة طلاء YSZ و LazZrzO و SmzZrzO و GdzZr20 ، والتي تُستخدم على نطاق واسع في الخارج وهي حاليًا مجال بحث شائع في الصين.

4. مقاومة التآكل الميكانيكية

لطالما كانت تقنية الرش الحراري جزءًا مهمًا من كل مؤتمر دولي للرش الحراري في مجال مقاومة التآكل لأن جميع أسطح قطع العمل تقريبًا بها تآكل وتمزق ، كما أن تقوية السطح وإصلاحه هي الاتجاهات المستقبلية للتطور التكنولوجي ، خاصة مع التكنولوجيا لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في صناعة مقاومة التآكل وتشجع أيضًا على تطوير مواد مقاومة للتآكل بالرش الحراري. أكثر الطلاءات المقاومة للاهتراء استخدامًا هي: اللحام بالرش (رش اللهب + إعادة الصهر) سبائك NiCrBSi ، والتي تعد أيضًا الأكثر استخدامًا ودراسة في مجال مقاومة التآكل ، مثل رش HVOF طلاء FeCrNBC ، رش القوس NiCrBSi بعد إعادة الصهر البحث على البنية المجهرية ومقاومة التآكل ، وما إلى ذلك ؛ يعتبر رش HVOF ، والطلاء القائم على كربيد التنجستن بالرش البارد ، والطلاءات القائمة على كربيد الكروم هي الأكثر استخدامًا والبحث في مجال مقاومة التآكل ؛ تعتمد مساحيق الرش القائمة على كربيد التنجستن الصناعي في الصين على الواردات ، مثل رش الطائرات للإطار المتساقط ، الأسطوانة الغارقة ، الأسطوانة المموجة ، إلخ. مع تطوير تقنية الرش البارد والرش الدافئ لإعداد الطلاء القائم على كربيد التنجستن ، هناك أيضًا متطلبات جديدة لمسحوق الرش القائم على كربيد التنجستن ، مثل متطلبات حجم جزيئات المسحوق -20 ميكرومتر + 5 ميكرومتر.

5. الهياكل النانوية والمواد الجديدة

كانت الطلاءات ذات البنية النانوية والمساحيق والمواد الجديدة محور الأبحاث الدولية على مر السنين. يتم تحضير طلاء WC12Co ذو البنية النانوية عن طريق رش HVOF. حجم الحبيبات للمسحوق المرشو هو -10μm + 2μm ، وحجم حبيبات WC هو 400nm. شركة DURUM الألمانية لديها الإنتاج الصناعي. درست Me lenvk مسحوق WC10Co4Cr المحضر باستخدام كربيد التنجستن بأحجام حبيبات مختلفة مثل المواد الخام ، مثل حجم حبيبات WC> 12um (هيكل تقليدي) ، حجم حبيبات WC 0.2 ~ 0.4 ميكرومتر (بنية حبيبات دقيقة) ، حجم حبيبات WC ~ 0.2 ميكرومتر (هيكل حبيبات فائقة الدقة) ؛ حجم حبيبات WC

12um (هيكل تقليدي) ، حجم حبيبات WC 0.2 ~ 0.4 ميكرومتر (بنية حبيبات دقيقة) ، حجم حبيبات WC ~ 0.2 ميكرومتر (هيكل حبيبات فائقة الدقة) ؛ حجم حبيبات WC

6. الطباعة الطبية والورقية

تُستخدم تقنية الرش الحراري على نطاق واسع في الصناعة الطبية ، مثل البلازما الفراغية و HVOF التي يتم رشها Ti و hydroxyapatite و hydroxyapatite + Ti الطلاء المستخدمة في الصناعة الطبية (طب الأسنان وجراحة العظام). يمكن أن يؤدي الرش المتفجر لـ TiO2-Ag ، مثل الترسيب على ملفات النحاس في مكيفات الهواء ، إلى منع نمو البكتيريا والحفاظ عليها نظيفة.