冷喷涂zn工艺参数对涂层质量的影响

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1、冷喷涂Zn工艺参数对涂层质量的影响佳木斯大学材料科学与工程学院(154o07)张敬强哈尔滨大电机研究所(150040)张颖辽宁省建昌县高级中学(125300)钱利君沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司(110043)张宏芳摘要简要介绍了冷喷涂技术的特点及工艺原理。利用粒子测速仪进行了粒子速度测试，借助扫描电镜观察了涂层以及涂层与界面的形貌，具体讨论并分析了气体压力、温度、粉末性质以及喷涂距离等因素对颗粒速度和涂层质量的影响。关键词：冷喷涂Zn涂层粒子速度涂层质量中图分类号：TG174．4421．2

2、超音速冷喷涂工艺原理0前言冷喷涂技术是基于空气动力学原理的一种喷涂技超音速冷气动力喷涂工艺简称冷喷涂法(CGSM：术。喷涂过程是利用低温预热高压气体通过缩放型拉Supersoniccoldgas—dynamicspraymethod)，是近年来瓦管产生超音速气流，粉末沿轴向送入高压气流中，形发展起来的一门新兴的表面工程技术，它起源于20世成气一固双相流，经加速后，在完全固态下撞击基体，纪80年代中期，是由俄罗斯科学院新西伯利亚分院进通过较大的塑性变形而沉积在基体表面上形成涂层。行示踪粒子实验时偶然发

3、现的J。冷喷涂工艺通过低喷涂试样的表面经丙酮超声波清洗、喷砂净化粗化后，温(<600oC)、高速(300～1200m／s)完全固态粒子的实施喷涂。碰撞撞击发生塑性变形实现沉积，喷涂温度远低于材1．3实验测试及分析方法料的熔点，避免了氧化、相变、分解、蒸发和晶粒长大等1．3．1涂层和界面形貌观察现象。冷喷涂将在制备功能涂层和表面自身纳米化方利用FEIsirion型扫描电镜(SEM)观察涂层及涂面发挥重要的应用价值J。目前冷喷涂技术的研究与层与基体的界面形貌。开发尚处于实验室阶段，还不够完善，离实际应用

4、还有1．3．2涂层结合强度实验一定的距离，所以研究工艺参数对涂层的影响在制备涂层结合强度的测试采用粘结拉伸法。按照标准ASTMC633_79在电子拉伸试验机上进行涂层的结高质量的涂层方面具有现实的指导意义。合强度测试。用上海合成树脂研究所提供的E一7胶1实验材料及方法将试样涂层与喷砂处理后的试样粘合，固化后每组取5个试样进行拉伸试验，结果取平均值。1．1实验用材料1．3．3粒子测速实验中基材选用Q235钢，喷涂材料选用气雾化法实验中粒子速度采用激光辅助高速摄影的方法测制备的含氧为o．20％的球形锌粉

5、末，化学成分如表1试。采用芬兰OseirCompany提供的Spray—watch2i测所示。试系统。测试过程如下：首先调整摄像机、喷管和激光表1锌粉末化学成分(质量分数，％)器的位置，完成对焦，然后通过计算机控制面板设置激光脉冲，通过激光脉冲与高速摄像机捕捉粒子飞行轨迹，利用OseirCompany提供的软件计算粒子速度。2实验结果与讨论收稿日期：2o10一Ol一25冷喷涂过程是利用颗粒高速撞击后的塑性变形来542010年第4期生产应用r缛掳失败。进一步实验表明，形成高质量的涂层较为合适涂层；较为

6、适中的粉末颗粒尺寸为5～45I．Lm，同时在冷的喷涂距离为10～50mm。喷涂时选择粉末必须要考虑粉末的氧化状态；较为合2．5气体的种类适的喷涂距离为10～50mm。一般认为，在相同的温度和压力下，不同种类的气参考文献体会产生不同的速度，且差别较大，相同条件下，氦气产生的速度远高于其它气体J。考虑到氦气成本高，[1]李雪飞，李京龙，李文亚．冷喷涂在焊接工程中的应用与主要采用氮气作为载气。展望[J]．焊接，21308(8)：13—15．[2]郭辉华，周香林，巫湘坤，等．几种金属基板上冷喷涂铜涂3结论层

7、的试验与模拟[J]．材料热处理学报，2009，30(6)：158—163．(1)颗粒的速度对于冷喷涂涂层的沉积起着决定[3]李长久，李文亚．冷喷涂方法特点与涂层组织结构及性能性的作用，能够对粉末颗粒的速度产生影响的因素都控制[c]．北京：第八届国际热喷涂研讨会暨第九届全国将会影响涂层的质量。在今后研究工作过程中需要综热喷涂年会论文集，2005．20—24．合考虑各种因素的影响，选择最佳的工艺参数。[4]王佳杰，王吉孝．冷喷涂cu涂层过程中粒子速度的影响(2)气体压力是影响涂层质量的主要因素：压力因素

8、分析[J]．焊接，2005(12)：22—25．越高，粒子速度越高，形成的涂层结合强度越高，涂层质量越好；气体温度是涂层质量重要的影响因素：温度作者简介：张敬强，1977年出生，讲师，国际焊接工程师，博士的升高还将使粉末颗粒的速度获得一定的提高，使颗研究生，主要从事焊接结构和热喷涂研究与工程应粒更易于产生塑性流动变形，从而形成致密的高质量用工作。京沪高速南京大胜关长江大桥钢梁焊接技术中铁宝桥集团有限公司(宝鸡市721006)张剑峰孙立雄袁俊车平摘要南京大胜关长江大桥为