多元气氛可控热喷涂装置的研究

论文摘要

本论文主要设计并制造了一种多元气氛可控热喷涂舱。同时利用设计的一个法兰连接,将电弧喷涂枪和等离子喷涂枪同时连接到喷涂舱上。这样可以单独或同时对试件进行交替或分层喷涂。利用多元气氛可控热喷涂方法,可以制备既致密而又极少氧化的复合涂层外,还可以制备具有反应性成分的特殊金属涂层以及某些硬质涂层。同时,该种方法为航天、航空、能源以及其它许多领域提供特殊性能的涂层,还可以作为一种新型复合材料开发的工具。工作过程:首先对试件表面进行除油、除锈、喷砂处理,再将处理后的试件安装在喷涂舱内部的装置载台上,调整喷涂距离后,将舱门密封。喷涂前,对试件进行预热处理,预热温度可达500℃～700℃。预热处理后,将真空室抽真空。然后注入惰性气体（氩气）,稀释空气待O2和N2含量达到要求后,开始喷涂。电弧喷涂电压30～33V,电流150～200A,惰性气体压力0.4～0.7MPa,等离子喷涂功率60～100KW,主气流量40～60L/min,送粉气体（氩气）流量8～12L/min,喷涂丝材直径1.6～2.0mm,喷涂距离在80～180mm,涂层形成后,停止喷涂,试件在喷涂舱内600℃～700℃范围保温,保温时间25～35分钟后,降温至60℃～50℃时取出。借助于该装置,喷涂参数和喷涂过程能够有效地被控制,选择铝丝、钛丝和不锈钢丝进行保护气氛下的电弧喷涂,然后和空气下的电弧喷涂作比较。在相同参数下,结果表明,在保护气氛下喷涂所得的涂层致密,氧化物含量少,涂层的结合强度大幅度提高,气孔率大幅度降低,涂层残余应力减小,质量明显改善,整体性能优于空气中喷涂所得的涂层。利用该方法制备出的复合材料,结合强度大,性能好,费用低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 热喷涂技术的发展概况
• 1.2 热喷涂技术发展的主要方向
• 1.3 电弧喷涂和等离子喷涂概述
• 1.3.1 电弧喷涂技术的发展与应用
• 1.3.2 等离子喷涂技术的发展与应用
• 1.4 多元气氛可控热喷涂装置的发展现状
• 第二章 电弧喷涂和等离子喷涂工艺
• 2.1 电弧喷涂
• 2.1.1 电弧喷涂原理
• 2.1.2 电弧喷涂特点
• 2.1.3 电弧喷涂设备
• 2.1.4 电弧喷涂工艺
• 2.2 等离子喷涂
• 2.2.1 等离子喷涂原理
• 2.2.2 等离子喷涂特点
• 2.2.3 等离子喷涂设备
• 2.2.4 等离子喷涂工艺
• 第三章 多元气氛可控热喷涂舱的设计
• 3.1 本装置研究的目的及意义
• 3.2 本装置的特点
• 3.3 喷涂舱总体设计
• 3.4 各部分设计
• 3.4.1 真空系统的设计
• 3.4.2 气路系统的设计
• 3.4.3 加热系统的设计
• 3.4.4 电控系统的设计
• 第四章 电弧喷涂枪和等离子喷涂枪的连接
• 4.1 电弧喷涂枪
• 4.1.1 电弧喷涂枪工作原理
• 4.1.2 电弧喷涂枪的结构组成
• 4.2 等离子喷涂枪
• 4.2.1 等离子喷涂枪的工作原理
• 4.2.2 等离子喷涂枪的结构
• 4.2.3 等离子喷涂枪的送粉方式
• 4.3 电弧喷涂枪与等离子喷涂枪的连接
• 4.3.1 连接法兰的设计
• 4.3.2 喷涂枪体与法兰的连接
• 第五章 喷涂工艺及试验
• 5.1 多元气氛可控热喷涂舱的工作过程
• 5.2 涂层的制备
• 5.2.1 涂层形成机理
• 5.2.2 喷涂前的表面处理
• 5.3 电弧喷涂工艺实验
• 5.3.1 电弧喷涂工艺参数
• 5.3.2 电弧喷涂涂层分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢