為了滿足零件使用要求的涂層,應結合零件使用工況條件及各種涂層材料的成分、性能、工藝特點、涂層性能及適用的使用環境等綜合考慮,確定合適的噴涂材料,謹慎選擇噴涂工藝。
熱噴涂工藝方法較多,但每種方法都有其自身的優點和局限性,從不同的角度進行熱噴涂工藝選擇,會得出不同結果。以高速火焰噴涂為例,當采用HVOF工藝噴涂金屬。合金、及金屬陶瓷類材料時,可獲得結合強度高()70MPa)、致密度高(空隙率《1%)、氧化物含量少的高質量涂層,但該工藝存在運行成本較高、對基本數人熱量較大、不能噴涂氧化物陶瓷等缺點。因此,在選擇熱噴涂工藝時,應針對具體需求進行具體分析,下面分析從涂層性能、噴涂材料類型、噴涂經濟性能及現場施工適應性等四個方面進行分析。
1.以涂層性能為出發點的選擇原則 1)噴涂性能要求不高、使用環境無特殊要求,且噴涂材料熔點低于2500℃,可選擇設備簡單、成本較低的氧-乙炔火焰噴噴涂工藝。如一般工件尺寸修復和常規表面防護等。 2)噴涂性能要求較高。工況條件較惡劣的貴重或關鍵部件,可選用等離子噴涂工藝。相對于氧乙炔火焰噴涂來講,等離子噴涂的焰流溫度高,溶化充分,具有非氧化性,涂層結合強度高,空隙率低。 3)涂層要求具有高結合強度、極低空隙率時,對金屬或金屬陶瓷涂層,可選用高速火焰(HVOF)噴涂工藝;對氧化物陶瓷涂層,可選用高速等離子噴涂工藝(如Plaz Jet等離子噴涂)。如果噴涂易氧化的金屬或金屬陶瓷,則必須選用可控氣氛或低壓等離子噴涂工藝,如 Ti、B4C等涂層。
2.以噴涂材料類型為出發點的選擇原則 1)噴涂金屬或合金材料,可優先選擇電弧噴涂工藝。 2)噴涂陶瓷材料,特別是氧化物陶瓷材料或熔點超過3000℃的碳化物、氮氧化物陶瓷材料時,應選擇等離子噴涂工藝。 3)噴涂氧化物涂層,特別是WC-Co、Cr3C2-NiCr類氮化物涂層,可選用高速火焰噴涂工藝,涂層可獲得良好的綜合性能。 4)噴涂生物涂層時,宜選用可控氣氛或低壓等離子噴涂工藝。 3.以涂層經濟行為出發點的選擇原則 在噴涂原料成本差別不大的條件下,在所有熱噴涂工藝中,電弧噴涂的相對工藝成本最低,且該工藝具有噴涂效率高、涂層與基體饑結合強度較高、適合現場施工等特點,應盡可能選用電弧噴涂工藝。幾種主要熱噴涂工藝的涂層特征及相對成本見表。 幾種熱噴涂工藝性能及成本比較
4.以現場施工為出發點的選擇原則 以現場施工為出發點進行工藝選擇時,應首選電弧噴涂,其次是火焰噴涂,便捷式HVOF及小功率等離子噴涂設備也可在現場進行噴涂施工。目前,還有人將等離子噴涂設備安裝在可以移動的機動車上,形成可移動的噴涂車間,從而完成遠距離現場噴涂作業。