超音速喷涂的工艺控制
超音速喷涂主要是依靠大幅度提高喷涂颗粒的速度来获得高质量的涂层， 即: 高的燃烧室压力→高的燃流速度→高的颗粒飞行速度→高的涂层质量。涂层性能与气流的速度和温度有关，但目前研究结论趋向于认为[ 3， 14 ]:粒子的速度或动能对涂层质量的贡献更大。由动量定理可知，粒子速度越高，动量越大，沉积时的冲量越大;粒子速度越高，粒子对基体的撞击作用越强，粒子变形越充分，使涂层中颗粒之间的连接更加紧密，从而减小了涂层孔隙率，增大了涂层的结合强度。因此，新一代超音速喷涂系统的设计都是将温度定位在某一区间内， 将速度的提高作为结构优化的主要目标函数。按照喷涂过程中粒子的加热形式可以分为热喷涂、温喷涂和冷喷涂三个区间。在HVO F 喷涂中可控工艺参数有: 喷嘴长度， 喷涂距离， 氧气流量及压力， 燃料流量及压力， 送粉气体流量及压力， 压缩空气压力， 冷却水流量， 喷枪移动距离。大多数喷枪采用圆筒型燃烧室， 压力为0. 4～0. 5M Pa， 主要由喷枪结构和燃料与空气流量比决定。燃烧火焰温度2 700～3 000℃， 焰流速度可达1 500m /s 以上， 粒子速度400～800 m / s。HVOF在喷涂金属陶瓷材料过程中能有效地抑制碳化物等硬质相的分解，涂层质量优越，结合强度可高达70M Pa以上，孔隙率低，不锈钢热喷涂，约为1%左右。
HVA F技术的特点就是将喷涂粉末加热到它们的熔点以下同时加速到700 m /s以上，在热退化影响低的前提下，广西热喷涂，形成致密、几乎不含氧化物的高质量涂层。其工艺特点是通过在高热气体中加入适量水，使粒子温度控制在800～1 500℃，从而使粒子温度填补了HVOF工艺到冷喷工艺中间的空白温度区，因此也可以称为温喷涂。其水流量可调，使粒子尽量不熔化，但比在冷喷条件下的延展好。超音速等离子喷涂中通过气体的旋流稳定作用与收缩作用得到稳定集聚的高热焓、超高速等离子体焰流，其弧压高达200～400 V ，电流400～500 A ，喷嘴喷射出的等离子射流温度达到2 500℃以上，焰流速度超过3 600 m ?s，喷涂颗粒速度可达500 m ?s以上。而且工艺参数可通过喷涂功率、工作电压、工作电流、主气(A r)、次气(N 2)的压力和流量、喷涂距离等加以控制。超音速等离子弧喷涂功率高，气流量大，速度极高，具有极高的喷涂效率，而且等离子弧不发散，热焓高，使涂层质量明显优于一般等离子涂，与炸喷涂和超音速火焰喷涂相近，而且非常适用于高熔点陶瓷材料的喷涂。超音速电弧喷涂与火焰喷涂相比，其特点是:热效率高，生产效率高，热喷涂技术，喷涂成本低，操作简单，易于现场操作。超音速电弧喷涂需要控制的工艺参数有:喷涂电压，喷涂电流，空气压力，燃气压力。相对传统电弧喷涂，由于超音速气流的雾化、加速作用，粒子细小、均匀而且速度高，从而提高了涂层的结合强度和内聚强度，并降低了涂层孔隙率;同时粒子在空中停留时间短，涂层氧化物含量低[ 18 ]。冷喷涂时，粒子始终保持固体状态并通过纯塑性变形聚合形成涂层。因此，粒子是形成涂层还是对基体产生喷丸或冲蚀作用，取决于粒子撞击前的速度。一般情况下，粒子喷涂速度以500 m ?s为界限，只有大于500 m /s才能形成喷涂层，如下图。因此，实现喷涂粒子的高速是冷喷涂技术的关键。在喷管的几何形状确定后，影响喷涂粒子飞行速度的主要因素有:工作气体种类、工作气体压力和预热温度及粒子的大小与密度等。
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奥氏体不锈钢这类不锈钢线膨胀系数较大喷涂时需要注意
热喷涂使用的奥氏体不锈钢主要是18-8型镍铬不锈钢（又称SUS304），它的含碳量较低，一般在0.05%~0.12%之间，有时，为了提高抗蚀性还加入少量的Mo，防止晶间腐蚀加入少量Ti元素或Nb元素（如SUS321或347）。
奥氏体不锈钢涂层在常温下是奥氏体组织，它具有优异的耐蚀性、耐热性和较好的耐磨性及良好的加工性能，不具磁性。主要用于工作在多数酸和碱环境下的易磨损件及良好的加工性能，不具磁性。主要用于工作在多数酸和碱环境下的易磨损件的防护与修复，如喷涂水泵轴、造纸烘缸等。
但涂层收缩率大，适于喷较薄的涂层，否则容易出现开裂和剥落现象。应该注意的是，应用奥氏体不锈钢涂层时，必须对涂层妥善的封闭处理，因为奥氏体不锈钢涂层对于钢铁基体是阴极，一但涂层破损，钢铁基体会加速腐蚀。
目前国内没有专门为电弧喷涂生产的线材，只能从现有焊接材料中选用合适牌号线材用于电弧喷涂。常用牌号的线材有1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Mo2等，这些材料具有良好的耐磨性和强度，以及耐蚀性，涂层的收缩系数较大和硬度偏低。
不过这类不锈钢线膨胀系数较大喷涂时需要注意。 铁素体不锈钢 铁素体不锈钢含15%~30%，Cr8为典型钢种。在常温下为铁素体组织，它具有良好的耐蚀性能。为了提高耐蚀，耐点蚀和应力腐蚀破裂的性能，热喷涂供应，发展了奥氏体一铁素体复相金钢。
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