溶射技術の応用分野

近年、溶射技術は、制御が比較的困難な粗雑なプロセスから、堆積材料と必要なコーティングの両方の特性を考慮してプロセスが調整される、ますます精密なツールへと進化しました。

溶射技術は継続的に開発されており、溶射コーティング材料および構造の新しい用途が見られます。溶射技術の主な応用分野を学びましょう。

1.航空

航空機のエンジンブレードへの遮熱コーティング（接合層＋セラミック表面層）の溶射など、航空分野では溶射技術が広く利用されています。プラズマ溶射、NiCoCrAlY および CoNiCrAlY などの超音速溶射接合層、および 8% Y0-ZrO(YSZ) 酸化物 (希土類酸化物を含む) などのセラミック表面層、TiO+YSZ、YSZ+ A10 またはLa(ZoCe)024 などの希土類ランタン ジルコン酸ベースの酸化物も、ロケット エンジン燃焼室の遮熱コーティングとして研究されています 5。砂漠地帯での軍事作戦用のヘリコプターのメイン ローター シャフトは、砂によって容易に侵食されます。 HVOF の使用と WC12Co の爆発的溶射により、耐摩耗性を向上させることができます。 HVOFは、航空用マグネシウム合金基材にAl-SiCコーティングを溶射し、耐摩耗性を向上させることができます。

2. 鉄鋼・石油産業

鉄鋼業は溶射応用の重要な分野であり、航空産業の溶射応用に次いで中国で2番目に大きな産業です。 2009 年、中国の粗鋼生産量は世界の粗鋼生産量の 47% を占めました。まさに鉄鋼大国ですが、鉄鋼大国ではありません。一部の高品質鋼は、まだ大量に輸入する必要があります。より重要な理由の 1 つは、中国の溶射が鉄鋼業界であまり使用されていないことです。高炉羽口、高温焼鈍炉ローラー、ホットローラープレート搬送ローラー、サポートローラー、矯正ローラー、亜鉛メッキリフトローラー、シンキングローラーなど。これらのコンポーネントに溶射コーティングを使用すると、作業効率が大幅に向上し、コストを削減し、製品の品質を向上させ、そのメリットは 19 対 0 です。

2011 年の ITSC 会議で、日本の専門家である難波氏は、世界中の鉄鋼業界における溶射の適用に関連する特許を調査しました。調査結果によると、1990 年から 2009 年にかけて、日本の特許が 39%、米国の特許が 22%、欧州の特許が 17%、中国の特許が 9%、韓国の特許が 6%、ロシアの特許が 3% を占めています。 %、ブラジルの特許が 3%、インドの特許が 1% を占めています。日本、ヨーロッパ、アメリカなどの先進国と比較して、中国の鉄鋼業における溶射の適用は少なく、開発スペースは巨大です。

会議に関連する詳細なレポートには、原材料としてのNiCrAlYおよびYO粉末、凝集焼結および混合方法によるNiCrAlY-Y0スプレー粉末、およびHVOFDJ2700スプレーガンによるコーティングも含まれていました。鉄鋼業における炉ロールのビルドアップ防止をシミュレートします。研究結果は、凝集焼結法によって調製された粉体コーティングが優れた抗酸化マンガンビルドアップ耐性を有するが、酸化鉄ビルドアップに対する耐性が低いことを示しています。混合粉末から調製されたコーティング。

溶射技術は、ガス、石油パイプライン、およびゲートバルブ表面に防食および耐摩耗コーティングを噴霧す​​るために広く使用されています。そのほとんどは、WC10Co4Cr コーティングを噴霧す​​る HVOF です。

3. 新エネルギー・新設備・ガスタービン

固体燃料電池 (SOFC) は現在、アノード、電解質、カソード、そして保護層。現在、固体燃料電池の材料設計と製造技術は成熟しており、主な問題は準備の問題です。溶射技術（低圧プラズマ溶射、真空プラズマ溶射）は最もポピュラーな技術となっています。 SOFC への溶射の適用の成功は、新エネルギーにおける溶射技術の最新の適用であり、関連する溶射材料の開発も促進します。例えば、プラズマ溶射されたLaSrMnO（LSM）溶射材料であるドイツのHC.Starck社は、この材料および関連材料の製造と販売をすでに開始しています。研究者はまた、液相プラズマ溶射を使用して、リチウム イオン電池用の電極材料 LiFePO を調製しました。関連研究報告。

溶射技術の発展は、設備の更新と切り離すことができません。すべての国際溶射会議には、関連する新しい機器に関するレポートがあります。低温および高速設計のため、GTV HVOF 溶射用の K2 スプレーガンは、Cu コーティングなどの金属コーティングを溶射でき、コーティングの酸素含有量はわずか 0.04% であり、コールド スプレーに匹敵します。高圧HVOFスプレーシステムを使用すると、燃焼室の圧力は1〜3MPaに達し、火炎の流れは低温かつ高速で、316Lステンレス鋼粉末をスプレーすると、堆積効率は90％に達します。

産業用ガスタービンブレードは、YSZ、LazZrzO、SmzZrzO、GdzZr20 コーティングシステムなどのプラズマ溶射遮熱コーティングを使用し始めています。これらは海外で広く使用されており、現在中国で人気のある研究分野です。

4.耐機械摩耗性

溶射技術は、耐摩耗性の分野におけるすべての国際溶射会議の重要な部分であり続けてきました。これは、ほとんどすべてのワークピースの表面に摩耗と裂傷があり、表面の強化と修復が技術開発の将来の傾向であるためです。耐摩耗産業で幅広い用途に使用され、溶射耐摩耗材料の開発も促進されます。最も広く使用されている耐摩耗性コーティングは次のとおりです。 スプレー溶接 (火炎溶射 + 再溶融) NiCrBSi 合金。耐摩耗性の分野でも最も広く使用され、研究されています。たとえば、HVOF 溶射 FeCrNBC コーティング、再溶融後の NiCrBSi アーク溶射 研究微細構造と耐摩耗性などについて。 HVOF 溶射、コールド スプレー タングステン カーバイド ベースのコーティング、およびクロム カーバイド ベースのコーティングは、耐摩耗性の分野で最も広く使用され、研究されています。中国のハイエンド産業のタングステンカーバイドベースのスプレーパウダーは、航空機の落下フレーム、シンキングローラー、コルゲーティングローラーなどの輸入に依存しています。タングステンカーバイドベースのコーティングを準備するためのコールドスプレーおよびウォームスプレー技術の開発により、また、粉末の粒子サイズ要件が-20um + 5umであるなど、タングステンカーバイドベースの溶射粉末に対する新しい要件もあります。

5. ナノ構造と新素材

ナノ構造のコーティング、粉末、および新素材は、長年にわたって国際的な研究の焦点となってきました。ナノ構造の WC12Co コーティングは、HVOF 溶射によって調製されます。溶射粉末の粒径は-10μm+2μm、WC粒径は400nmです。ドイツの DURUM 社は生産を工業化しました。 Me lenvk は、WC 粒径 >12um (従来の構造)、WC 粒径 0.2~0.4um (細粒構造)、WC 粒径 ~0.2um など、異なる粒径の炭化タングステンを原料として使用して調製された WC10Co4Cr 粉​​末を研究しました。 (超微粒子構造); WC粒径

12um (従来の構造)、WC 粒径 0.2~0.4um (細粒構造)、WC 粒径 ~0.2um など、異なる粒径の炭化タングステンを原料として使用して調製された WC10Co4Cr 粉​​末を研究しました。 (超微粒子構造); WC粒径

6. 生物医学および紙の印刷

溶射技術は、医療産業 (歯科、整形外科) で使用される真空プラズマ、HVOF 溶射 Ti、ハイドロキシアパタイト、およびハイドロキシアパタイト + Ti コーティングなど、医療産業でますます広く使用されています。エアコンの Cu コイルへの堆積など、TiO2-Ag の爆発的な噴霧は、細菌の増殖を抑制し、清潔に保つことができます。