Purecoat -优化的热喷涂工艺

热喷涂并不是一种新方法。这种方法于1912年在瑞士发展起来，现在已经得到了广泛的应用。用这种方法生产的涂料正在几个不同的行业中使用。

然而，这一进程所提供的前景是如此多样化，它不断地随着新技术和应用而发展和扩大。Purecoat工艺就是其中之一。

三年多以前，一个由七家感兴趣的公司组成的财团建立了一个Brite项目，旨在探索在不大幅增加运营成本的情况下，提高现有方法的涂层质量的方法。这种练习的出发点是检查与流行技术相关的问题。要做到这一点，我们需要对金属喷涂涂层的结构有一个合理的了解。

通过热喷涂的涂层结构和堆积

所有类型的热喷涂都需要在制备的基材上投射小的加热颗粒。欧洲杯猜球平台当受到冲击时，颗粒分散、冻结，并粘附欧洲杯猜球平台在表面的凹凸不平处。随着越来越多的微粒接踵而至，它们彼此落在一起，欧洲杯猜球平台形成一层连续的涂层。最后涂层的质量取决于每一种颗粒的性能。欧洲杯猜球平台

例如，一个冷粒子将不能在表面正确变形，并将导致其周围的孔隙和弱的内聚强度。相反，如果粒子很热，并暴露在氧气中，它将氧化和涂层将有大量的氧化物，除了所需的金属。那么，如何避免这样的问题呢?

确保涂层材料是熔融的欧洲杯足球竞彩

电弧喷涂是一种使用电弧熔化的金属丝原料的工艺。因此，不可能产生未熔化的粒子。这解决了确保所有粒子都熔化的初始问题。现在的问题是如何防止氧化。欧洲杯猜球平台

惰性气氛中的热喷涂

显而易见的答案是在惰性气体室中使用惰性气体喷雾。自20世纪50年代以来，这种方法已经在很多场合被使用过，而且确实有效。即使是钛涂层，也几乎不需要氧化。但使用腔室意味着元件尺寸受限，位置固定，可能失去热喷涂的特殊优点之一。

如果简单地用惰性气体将喷雾包裹起来，这样就可以获得一个准确的可移动的喷雾环境，效果会好多少呢?再说一次，这不是一个新概念。遮盖等离子喷涂系统的专利和论文可以追溯到20世纪60年代，因为它并不像最初看起来那么容易，所以取得了不同程度的成功。

局部惰性环境中的热喷涂

如果用户只是将喷头放入一个普通的管中，并使用惰性气体作为推进剂，那么在管内喷射流的发散很可能会在管内覆盖一层熔融物质，这些熔融物质累积并最终阻碍喷射。

此外，当快速移动的气体射流离开管道时，会形成一个低压区域，周围的空气被惰性气体吸收，在短距离内稀释到无用的程度。如何解决这些喷雾发散和夹带氧气的故障？

利用Cray超级计算机对喷涂过程进行有限元建模，找到了解决方案。

建模

都柏林的ESIL创建的计算机模型可以预测下游不同距离和离喷雾中心线不同径向距离的气流中的氧气水平。在米兰CISE实验室，这些结果得到了氧浓度的物理测量的支持，结果显示出了惊人的一致性。

根据这些结果和散度的测量，几乎所有的喷雾都是在低氧区域下，预计涂层材料在飞行中不会被极端氧化。

原型设计

除了建模的结果之外，还构建了原型来检验分流和流的模式，即使是初步的结果也非常有希望。最初的目标是在镍铬合金中达到8%的氧化物含量，但这最终导致在管上喷涂3%的氧化物。在孔隙率方面，目标是获得10%，但不到1%。

这项最新技术的实际优势是什么？可以做哪些以前没有做过的事情？要理解这一点，需要分析一些实际应用程序中涉及的问题。

湿耐腐蚀

铬镍铁合金625等合金通过提供一层不受整个化学侵蚀范围影响的阻挡层提供防腐保护。此类合金通过在其表面上容易形成粘附氧化膜（通常为氧化铬）来提供保护，从而阻止进一步腐蚀。

但这种形成氧化物的准备意味着通常喷涂的涂层会有氧化颗粒，因此铬会减少。如果该材料的铬含量降低，则该材料显然不再是预期材料，且无法预测其功能是否符合预期。欧洲杯猜球平台

传统的涂层包含贫区和非贫区，这意味着它不再是均匀的，内部电解池可能会造成不同的金属腐蚀。

研究还表明，这些粒子周围的氧化层可以作为氧化介质额外氧化和向底物渗透的路径;欧洲杯猜球平台因此，涂层中氧化物含量越低越好。此外，涂层密度是降低涂层厚度的关键因素E腐蚀介质可以迁移的路径。

高温氧化与硫化

焚烧炉、锅炉防火墙和燃气轮机的热气路等部件在高温下会发生腐蚀。在防止部件氧化和硫化方面，与湿腐蚀试验相同，但材料不同。欧洲杯足球竞彩

在这种情况下，使用高铬合金或含铝铬的合金，如金属化88E和78E。铝和铬形成了附着的氧化垢，阻碍了更多的腐蚀。在涂层已经被氧化的地方，腐蚀物质沿着边界移动，使涂层从内部和表面被腐蚀。

所有这些材料都依赖于提供一欧洲杯足球竞彩种致密的合金屏障，这种屏障不会因喷涂过程而失去光泽。常规镀层失效的原因是合金的退化和穿透涂层。Purecoat过程减少了这些有毒的影响，从而提高性能和更长的寿命。

应用测试

一旦该装置被制造出来，并且发现其微观结构是有希望的，涂层就在现实环境中进行了测试。选择了三个应用领域:在燃烧低品位煤和奥里乳化油的锅炉中观察到的高温硫化;在海水阀门或化工厂中常见的湿腐蚀;而延展性则是油墨辊生产中必不可少的。

高温硫化试验

对于热硫化试验，在圆柱形样品上制备涂层，并在专门设计的熔炉中在规定的气氛下进行数百小时的试验。每隔250小时对试件进行一次测试，并称重，以发现由于硫化物的形成而导致的重量增加。理想涂层的性能比HVOF涂层好，HVOF涂层的使用成本是HVOF涂层的五倍。

热疲劳在涂层材料中是一个问题，因此只在单面涂层的管被热循环1000小时。欧洲杯足球竞彩没有迹象表明涂层剥落或脱落。

湿腐蚀试验

为了评估对湿腐蚀性能的影响，我们选择了最广泛使用的耐腐蚀合金之一Inconel 625，并将其应用于碳钢板。这些钢板采用了两种方法进行测试。最初，进行了电势测试，将喷涂材料本身与锻造Inconel 625进行比较。

标准Inconel 625在特定水平上自由钝化。根据喷涂涂层钝化程度的接近程度，碳钢板的性能将更像锻造材料。Purecoat Inconel 625比传统喷涂样品更像真实合金。

第二项试验是传统的盐雾试验。这检查了材料本身的电阻和渗透性。如果盐雾进入涂层，下面的钢会优先腐蚀，表面会出现锈斑。测试显示，Purecoat的样品大大超过了常规的喷雾。

延性测试

除了腐蚀行为的优点外，还可以改善电气和机械性能。只有通过使用HVOF或Purecoat等方法，才能使表面光洁度足够好地用于凹版印刷工艺。在这个过程中，一个高度抛光的表面被蚀刻上要打印的图像。

同样，电性能也相对较好，锻造铜的电导率接近90%，而传统喷涂铜的电导率为40%。

当微观结构相等时，这种转变就不那么令人惊讶了。即使是像1欧洲杯足球竞彩3%铬钢这样的材料——工程上最广泛使用的电弧喷涂材料——也能从这种喷涂中获得显著的收益。

成本

通常情况下，150万的使用量增加了运营成本^3.每分钟含氮量。正常情况下，这可能需要花费0.5美元/ m^3.每小时40美元或每分钟0.75美元。如果材料成本为每公斤30美元，喷涂速度为每小时10公斤，则额外成本为材料成本的15%，约为总成本的10%。

结论

• 一般的机械和电气性能得到提高。
• Purecoat喷涂工艺是一种功能性的电弧喷涂系统。
• 在盐雾腐蚀试验中，涂层的渗透性较小，因此对基材的腐蚀相对较小。
• 在热腐蚀和硫化中，purecoat -spray FeCrAl的性能至少与HVOF喷涂50/50 NiCr相同，在热循环下没有剥落。
• 涂层的氧化和降解明显减少。
• 在动态电位测试中，purecoat喷涂涂层比传统喷涂材料更像变形材料。欧洲杯足球竞彩
• 通常的涂层成本比传统的Arcspray高出10%左右。