冷噴涂原理

冷噴涂技術是在20世紀80年代由蘇聯科學院AntolliPapyrin博士及其同事首先提出的。20世紀90年代蘇聯解體后該技術得到了公開。??

冷噴涂技術是一種操作簡便、安全且無公害的一種材料表面改性新技術。冷噴涂法指在常溫下或較底的溫度下，由超音速氣、固兩相氣流將涂層粉末擊射到基板形成質密涂層。??

冷噴涂原理??

冷噴涂原理(見圖1)是：氣體加壓裝置使氣體(氦氣或氮氣等)成為高壓氣體；加熱器有兩套，分別為載體加熱器和氣體加熱器，把載氣和工作氣加熱到一定的溫度；載氣在載體加熱器受熱后，經加粉器成軸向將粉末送入噴槍；另一路的工作氣在氣體加熱器預熱到100~600℃，以加大粉末顆粒的流速,進入噴槍；噴槍后部是腔膛,送入的粉末與進入的工作氣相混合，經喉管進入噴嘴，該噴嘴專門設計為收斂-擴展型拉烏爾(Laval)噴嘴，以使氣體得到加速;工作氣從噴嘴進口處1.5~3.5MPa的壓力膨脹到常壓，造成一種超音速氣流,隨噴嘴結構和大小、工作氣類別、進氣壓力與溫度，粉末顆粒大小和密度等因素的不同，顆粒速度有所不同，一般為500~1000m/s，與基材撞擊產生變形，并牢固附著在基材上,形成涂層。工作氣的預熱，有利于顆粒速度的提升，又會使顆粒受熱，在撞擊基材時容易變形。由于工作氣溫度明顯低于材料的熔點，因而不會出現熔化時那樣的氧化和相變。為了獲得所希望的涂層，要掌握顆粒尺寸、密度、溫度和速度之間的平衡。??

冷噴涂的特點??

噴涂溫度較低。??

這與傳統的熱噴涂有顯著的區別。冷噴涂無須熔化金屬粒子,降低了設備和涂層的熱應力、熱變形,涂層厚度可達數毫米或更多。??

能量來自壓縮氣體和加熱單元。??

這與傳統的熱噴涂也不同,例如火焰噴涂的能量來源是氧乙炔火焰,等離子體電弧噴涂是等離子體噴槍,電弧噴涂是電弧,爆炸噴涂是爆炸氣體噴槍(火花點燃),超音速火焰噴涂是燃料、氧氣、氫氣及燃燒室。冷噴涂的能量來源與它們不同,在設備、工藝和控制上具有自身的特點。??

涂層性能良好。??

冷噴涂涂層的氣孔率很低,基材與涂層的熱負荷小,材料氧化少,結晶化較為均勻。冷噴涂涂層的突出特點是致密和含氧量低,有利于噴銅、鈦等材料。??

高壓與低壓冷噴涂??

高壓冷噴涂的壓縮氣體壓力在15atm(1am=101.325kPa)以上,低壓冷噴涂的壓縮氣體壓力在10atm以下。低壓冷噴涂的噪聲較小(低于60dB),沒有高溫、火焰、輻射、化學廢料、危險氣體,可操作性強,安全性高,噴涂定向性好,因此目前正在逐漸推廣使用。高壓冷噴涂因噪聲較大(高于100dB)、壓力要求高、設備龐大、安全性較低、成本較高等問題,所以推廣應用還存在較大的困難。