Сфери застосування технології термічного розпилення

За останні роки технології термічного розпилення еволюціонували від грубих процесів, якими було відносно важко керувати, до все більш точних інструментів, де процес адаптовано з урахуванням властивостей як нанесеного матеріалу, так і необхідних покриттів.

Технологія термічного напилення постійно розвивається, і з’являються нові сфери застосування для матеріалів і конструкцій покриттів, що наносяться термічним напиленням. Давайте ознайомимося з основними сферами застосування технології термічного напилення.

1. Авіація

Технологія термічного напилення широко використовується в авіаційній галузі, наприклад, напилення термозахисних покриттів (зв’язувальний шар + керамічний поверхневий шар) на лопаті авіаційних двигунів. Плазмове напилення, надзвукове полум’яне напилення зв’язувальних шарів, таких як NiCoCrAlY і CoNiCrAlY, і поверхневого шару кераміки, наприклад, 8% оксиду Y0-ZrO(YSZ) (що містить оксид рідкоземельних елементів), модифікація YSZ, така як TiO+YSZ, YSZ+ A10 або Рідкоземельні оксиди на основі цирконату лантану, такі як La(ZoCe)024, також досліджувалися як теплозахисні покриття на камерах згоряння ракетних двигунів5. Вал гвинта вертольотів для військових дій у пустельних районах легко розмивається піском. Використання HVOF і вибухового розпилення WC12Co може покращити його зносостійкість. HVOF наносить покриття Al-SiC на підкладку з магнієвого сплаву для авіації, що покращує зносостійкість.

2. Металургійна та нафтова промисловість

Металургійна промисловість є важливою сферою застосування термічного розпилення, і це друга за величиною галузь у Китаї після нанесення термічного розпилення в авіаційній промисловості. У 2009 році виробництво сирої сталі в Китаї становило 47% світового виробництва сирої сталі. Це справжня сталева країна, але це не сталевий центр. Деяку високоякісну сталь все ще потрібно імпортувати у великих кількостях. Однією з найважливіших причин є те, що термічне напилення в Китаї менше використовується в сталеливарній промисловості. Такі як фурма доменної печі, валик печі для високотемпературного відпалу, валик для транспортування гарячої роликової плити, опорний валик, випрямляючий валик, оцинкований піднімальний валик, опускаючий валик тощо. Використання термічного напилення покриття на цих компонентах може значно підвищити ефективність роботи та знизити витрати, підвищити якість продукції, і вигоди значні 19-0.

На конференції ITSC у 2011 році японський експерт Намба досліджував патенти, пов’язані із застосуванням термічного напилення в сталеливарній промисловості по всьому світу. Результати опитування показують, що з 1990 по 2009 рік патенти Японії становили 39%, патенти США - 22%, патенти Європи - 17%, патенти Китаю - 9%, патенти Кореї - 6%, патенти Росії - 3%. %, бразильські патенти становлять 3 %, індійські патенти — 1 %. Порівняно з розвиненими країнами, такими як Японія, Європа та Сполучені Штати, застосування термічного напилення в металургійній промисловості в Китаї менше, а простір для розробки величезний.

Детальні звіти, пов’язані з нарадою, також включали порошки NiCrAlY та YO як сировину, порошки для розпилення NiCrAlY-Y0 готували методами агломераційного спікання та змішування, а покриття готували за допомогою пістолета-розпилювача HVOFDJ2700. Змоделюйте боротьбу з відкладенням валків печі в металургійній промисловості. Результати дослідження показують, що порошкове покриття, отримане методом агломераційного спікання, має чудову стійкість до утворення оксиду марганцю, але погану стійкість до утворення оксиду заліза. Покриття, виготовлені із змішаних порошків.

Технологія термічного напилення широко використовується в напиленні антикорозійних та зносостійких покриттів для напилення поверхонь газових, нафтопроводів і засувок, більшість з яких є напиленням HVOF WC10Co4Cr.

3. Нова енергія, нове обладнання та газові турбіни

Тверді паливні елементи (SOFC) тепер розроблені в напрямку плоских пластин і тонких пластин, включаючи аноди, електроліти, катоди,і захисні шари. В даний час конструкція матеріалів і технологія виробництва твердопаливних елементів дозріли, і основною проблемою є проблема підготовки. Технологія термічного напилення (плазмове напилення низького тиску, вакуумне плазмове напилення) стала найпопулярнішою технологією. Успішне застосування термічного напилення на SOFC є останнім застосуванням технології термічного напилення в новій енергетиці, а також сприяє розробці відповідних матеріалів для напилення. Наприклад, матеріал для напилення LaSrMnO (LSM) з плазмовим напиленням, німецька компанія HC.Starck вже почала виробництво та продаж цього матеріалу та супутніх матеріалів. Дослідники також використовували рідкофазне плазмове розпилення для приготування електродного матеріалу LiFePO для літій-іонних батарей. відповідні звіти про дослідження.

Розвиток технології термічного напилення невіддільний від оновлення обладнання. На кожній міжнародній конференції з термічного напилення будуть доповіді про відповідне нове обладнання. Завдяки низькотемпературній і високошвидкісній конструкції пістолет-розпилювач K2 для напилення GTV HVOF може розпилювати металеві покриття, такі як покриття Cu, а вміст кисню в покритті становить лише 0,04%, що можна порівняти з холодним напиленням. Використовуючи систему розпилення високого тиску HVOF, тиск у камері згоряння може досягати 1 ~ 3 МПа, а потік полум’я має низьку температуру та високу швидкість, розпилюючи порошок з нержавіючої сталі 316L, ефективність осадження може досягати 90%.

На лопатках промислових газових турбін почали використовувати теплозахисні покриття з плазмовим напиленням, такі як системи покриттів YSZ, LazZrzO, SmzZrzO, GdzZr20, які широко використовуються за кордоном і наразі є популярним напрямком досліджень у Китаї.

4. Механічна зносостійкість

Технологія термічного напилення завжди була важливою частиною кожної міжнародної конференції з термічного напилення в галузі зносостійкості, оскільки майже всі поверхні заготовок мають знос і розрив, а зміцнення та ремонт поверхні є майбутніми тенденціями технологічного розвитку, особливо з технологією широкий спектр застосувань у зносостійкій промисловості, а також сприяє розробці зносостійких матеріалів термічного напилення. Найпоширенішими зносостійкими покриттями є: зварювання розпиленням (полум'яне напилення + переплавлення) сплави NiCrBSi, які також найбільш широко застосовуються та досліджуються в області зносостійкості, наприклад HVOF напилення FeCrNBC покриття, дугове напилення NiCrBSi після переплавлення Дослідження на мікроструктуру та зносостійкість тощо; Напилення HVOF, холодне напилення покриттів на основі карбіду вольфраму та покриттів на основі карбіду хрому є найбільш широко використовуваними та дослідженими в галузі зносостійкості; Розпилювальні порошки на основі карбіду вольфраму високого класу в Китаї покладаються на імпорт, наприклад, авіаційне напилення падаючої рами, поглинаючого валика, гофрованого валика тощо. З розвитком технології холодного та теплого напилення для виготовлення покриття на основі карбіду вольфраму, також існують нові вимоги до порошку для розпилення на основі карбіду вольфраму, наприклад вимога щодо розміру частинок порошку -20 мкм+5 мкм.

5. Наноструктури та нові матеріали

Протягом багатьох років наноструктуровані покриття, порошки та нові матеріали були в центрі уваги міжнародних досліджень. Наноструктурне покриття WC12Co готується методом HVOF напилення. Розмір частинок розпилюваного порошку становить -10 мкм+2 мкм, а розмір зерна WC становить 400 нм. Німецька компанія DURUM має промислове виробництво. Me lenvk досліджував порошок WC10Co4Cr, виготовлений із використанням карбіду вольфраму з різними розмірами зерна як сировиною, наприклад, розмір зерна WC>12 мкм (звичайна структура), розмір зерна WC 0,2~0,4 мкм (структура дрібного зерна), розмір зерна WC ~0,2 мкм (ультрадрібнозерниста структура); Розмір зерна WC

12 мкм (звичайна структура), розмір зерна WC 0,2~0,4 мкм (структура дрібного зерна), розмір зерна WC ~0,2 мкм (ультрадрібнозерниста структура); Розмір зерна WC

6. Біомедичний та паперовий друк

Технологія термічного розпилення все ширше використовується в медичній промисловості, наприклад, вакуумна плазма, HVOF напилення Ti, гідроксиапатит і гідроксиапатит + Ti покриття, що використовуються в медичній промисловості (стоматологія, ортопедія). Вибухове розпилення TiO2-Ag, наприклад осадження на медних змійовиках кондиціонерів, може пригнічувати ріст бактерій і підтримувати їх у чистоті.