喷涂距离对冷喷涂 Al涂层性能的影响.pdf

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1、第３９卷第６期Ｖｏｌ畅３９Ｎｏ畅６２０１４年６月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＪｕｎｅ２０１４喷涂距离对冷喷涂Al涂层性能的影响张建锋，陈智君，姚建华（浙江工业大学激光加工技术工程研究中心，浙江杭州３１００１４）摘要：采用冷喷涂法制备Ａｌ涂层，测定所获涂层的沉积率、显微硬度，并分析涂层与基体的结合情况，研究了喷涂距离对Ａｌ涂层的影响。结果表明，喷涂距离为３０ｍｍ时涂层的沉积率及显微硬度较高，与基体结合效果较好，而其他距离下涂层性能劣化的原因为颗粒下降速度不稳或发生粒子散射。关键词：Ａｌ涂层；冷喷涂；喷涂距离；涂层质量中图分类号：TG

2、174．442文献标志码：A文章编号：0254-6051（2014）06-0088-03EffectofstandoffdistanceonpropertiesofAlcoatingduringcoldsprayingＺｈａｎｇＪｉａｎｆｅｎｇ，ＣｈｅｎＺｈｉｊｕｎ，ＹａｏＪｉａｎｈｕａ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＬａｓｅｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１００１４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｌｃｏａ

3、ｔｉｎｇｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｌｄｓｐｒａｙｉｎｇ，ａｎｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｔａｎｄｏｆｆｄｉｓｔａｎｃｅｏｎＡｌｃｏａｔｉｎｇｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏａｔｉｎｇａｎｄｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｓｔａｎｄｏｆｆｄｉｓｔａｎｃｅｉｓ３０ｍｍ，ｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇａｒｅｈｉｇｈｅｓｔ，ａｎ

4、ｄｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗｅｌｌｂｏｎｄｓｗｉｔｈｍａｔｒｉｘ．Ｗｈｉｌｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｐｒｅｐａｒｅｄａｔｏｔｈｅｒｓｔａｎｄｏｆｆｄｉｓｔａｎｃｅｉｓｗｏｒｓｅｄｕｅｔｏｐａｒｔｉｃｌｅｄｒｏｐｖｅｌｏｃｉｔｙｕｎｓｔａｂｌｅｏｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ．Keywords：Ａｌｃｏａｔｉｎｇ；ｃｏｌｄｓｐｒａｙｉｎｇ；ｓｔａｎｄｏｆｆｄｉｓｔａｎｃｅ；ｃｏａｔｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ冷喷涂是一种新型的材料表面改性技术，该技术目前国内外已有很多学者对冷喷涂技术进行了大量的［２-４］起源于俄罗斯科学院西伯

5、利亚分院理论与应用力学研数值模拟和试验分析，研究表明，影响涂层质量的［１］究所。其工作原理为高压载气由气体源出发分开主要因素有喷嘴结构、气体压力、气体温度、喷涂距离、两路，一路通过送粉器携带粉末颗粒，另一路经预热器粉末颗粒粒径和材料特性等参数。当入口气体温度和加热进入Ｌａｖａｌ喷嘴，气固两相流汇聚于Ｌａｖａｌ喷嘴中压力确定时，喷涂距离成为影响涂层质量的重要因素，产生超音速射流，粉末粒子在完全固态下高速撞击基较优的喷涂距离为１０～５０ｍｍ。当喷涂距离过小时体，因较大的塑性流动变形而沉积于基体表面形成涂（＜５ｍｍ），超音速喷管内气体因基板前的弓形激

6、波而层。与热喷涂依赖于热能或者化学能不同，冷喷涂更膨胀不足，直接影响对粒子的加速；当喷涂距离过大时多依赖于粒子的动能。因此在喷涂过程中避免了粉末（＞６０ｍｍ），较细颗粒的速度呈现明显的下降趋［５-６］颗粒发生氧化、相变、烧损、晶粒长大，且涂层对基体的势。本文在控制其他喷涂参数不变的前提下，选热影响小，涂层的性能较热喷涂涂层更优越。冷喷涂取１０、２０、３０和４０ｍｍ为喷涂距离进行多次冷喷涂Ａｌ技术因其具有粉末固态沉积、高的再制造率、能够保持粉试验，测试了各喷涂距离下所获涂层的沉积率、显微原有粉末成分的优势，对于扩展热喷涂领域具有极其硬度，并研究了

7、涂层与基体的结合情况，以确定较优的重要的意义。喷涂距离。冷喷涂技术中，粉末粒子的速度是影响涂层质量的关键因素。每种粉末颗粒都存在着一个临界速度，１试验材料及方法只有超过这一临界速度，粉末粒子才能沉积在基体上，试验用铝粉纯度９９．９％，粒度为２５～４８μｍ，基材并且沉积率和涂层质量随着颗粒速度的增大而增大。为市售４５钢，冷喷涂用试样尺寸为５０ｍｍ×５０ｍｍ×８ｍｍ。采用中科院金属研究所与俄罗斯科学院理论应用力学研究所合作研制的冷气动力喷涂系统，工作气收稿日期：２０１３-１２-１７基金项目：国家国际科技合作项目（２０１１ＤＦＲ５０５４０）；浙江省重

8、大科技体为压缩空气，喷枪部件由机械臂夹持，试样安装固定专项重点工业项目（２０１２Ｃ１１００１）在工作台上，具体的试验参数见表１。作者简介：张建锋（１９