金屬冷噴塗技術的工藝原理

2020-11-22 中國鋁業網

【鋁道網】冷噴塗技術是在鎂合金表面上生成厚的鋁鍍膜的一種有效方法，該方法對表面製備要求不高，而且對鍍件的力學或熱學特性無需顧及。鋁鍍膜表現出對鎂元件具有防止各種以及電腐蝕的能力。很多時候，僅在鋼緊固件周圍需要進行電池腐蝕保護，而冷噴塗恰恰是一種對暴露鎂表面進行局部保護的創新技術。
　　
　　冷噴塗的技術特點
　　
　　冷噴塗防腐是一項革命性技術，藉助這項技術可直接、就地在鎂合金上生成厚的鋁鍍膜達到降低或排除常見或電腐蝕造成的危害。這項技術有望克服原有鎂合金防腐技術的缺點，從而有助於將鎂用於汽車的外部元件。
　　
　　冷噴塗技術的的工藝原理
　　
　　冷噴塗是一項嶄露頭角的固態工藝。該方法可將以超聲加速的固體顆粒的動能在撞擊到鍍件表面時轉變為熱能，從而完成冶金焊接。該工藝的原理是：每種金屬均有其特定的、與溫度相關的臨界顆粒速度，當顆粒運動超過這一速度時即會焊接於鍍件之上。
　　
　　在傳統的熱噴塗工藝中，由於溫度較高，鍍層與鍍件材料均會被氧化、產生冶金形變和剩餘張應力。反之，冷噴塗工藝製成的鍍膜，孔隙度很低(<0.5%)，而且防氧化、防相變，對多種金屬、金屬陶瓷或其他材料組合均可減少張應力。
　　
　　在高壓冷噴塗技術中，高壓氦或氮(350～450磅/平方英寸)用作載氣，可將噴塗材料加速到超聲速度。氣體被加熱並強制通過一個聚焦-發散噴頭(deLaval)，該處被加速至超聲速度(大於1000米/秒)。噴塗顆粒在噴頭上遊方被沿軸向注入。
　　
　　在低壓冷噴塗技術中，氮或空氣被加壓至70～15磅/平方英寸，而噴塗粉末在噴頭的發散部位的下遊方沿徑向注入。低壓冷噴塗系統是手提式的、運作更經濟，顆粒速度可達800米/秒。可攜式冷噴塗機可用於鋁、銅、鋅及其他金屬組合的噴塗。便於攜帶特性使低壓冷噴塗機更適用於野外保養和修復。
　　
　　冷噴塗技術是在鎂合金表面上生成厚的鋁鍍膜的一種有效方法，該方法對表面製備要求不高，而且對鍍件的力學或熱學特性無需顧及。鋁鍍膜表現出對鎂元件具有防止各種以及電腐蝕的能力。很多時候，僅在鋼緊固件周圍需要進行電池腐蝕保護，而冷噴塗恰恰是一種對暴露鎂表面進行局部保護的創新技術。
　　
　　但是，為了了解和改善冷噴塗工藝有必要進行更充分的研究，尤其是對於多種材料組合以及冷噴塗工藝本身的不斷發展創新，以及更佳的利用材料於未來技術，還需要進行大量的研究工作。
　　
　　熱噴塗技術和冷噴塗技術的區別
　　
　　熱噴塗技術是把某種固體材料加熱到熔融或半熔融狀態並高速噴射到基體表面上形成具有希望性能的膜層,從而達到對基體表面改質目的的表面處理技術。由於熱噴塗塗層具有特殊的層狀結構和若干微小氣孔,塗層與底材的結合一般是機械方式,其結合強度較低。在很多情況下,熱噴塗可以引起相變、部分元素的分解和揮發以及部分元素的氧化。
　　
　　冷噴塗技術是相對於熱噴塗技術而言,在噴塗時，噴塗粒子以高速(500～1000m/s)撞擊基體表面,在整個過程中粒子沒有熔化,保持固體狀態,粒子發生純塑性變形聚合形成塗層。冷噴塗技術近年來在俄國、美國、德國等都得到了很快的發展
　　
　　冷噴塗技術的適用材料範圍
　　
　　在冷噴塗過程中,由於噴塗溫度較低,發生相變的驅動力較小,固體粒子晶粒不易長大,氧化現象很難發生。因而適合於噴塗溫度敏感材料如納米相材料、非晶材料、氧敏感材料(如銅、鈦等)、相變敏感材料(如碳化物等)。目前納米粉末的研究越來越廣泛,其顆粒本身較小,在性能上與固體完全不同,展現出許多優於本體結構的新的特有的性質。近年來,納米塗層製備引起了人們的興趣。研究表明由於晶粒尺寸效應和大量晶界的存在,納米塗層具有比傳統塗層更優良的性能]。表面納米晶可以使材料表面(和整體)的機械和化學性能得到不同程度的改善。用傳統的噴塗方法噴塗到基體表面上會引起其成分、性能與結構的變化;而用冷噴塗將會保留其基本的結構和性質,使得納米塗層的噴塗能以實現。

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