發(fā)布時間:2019-11-20
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冷噴涂技術(shù)的英文名稱為:GDS (Gas Dynamic Spray)或 GDCS (Gas Dynamic Cold Spray)。它的中文別稱有很多:超音速冷噴涂、氣體動力噴涂、冷噴、冷氣動力噴涂、快速噴涂、運動金屬化、動力噴涂和動力金屬化等等。
冷噴涂是一種金屬、陶瓷噴涂工藝,但是它不同于傳統(tǒng)熱噴涂(超速火焰噴涂,等離子噴涂,爆炸噴涂等傳統(tǒng)熱噴涂),它不需要將噴涂的金屬粒子熔化,所以噴涂基體表面產(chǎn)生的溫度不會超過150攝氏度。
1、技術(shù)原理
冷噴涂技術(shù)的理論基礎(chǔ)是:壓縮空氣加速金屬粒子到臨界速度(超音速),金屬 粒子直擊到基體表面后發(fā)生物理形變。金屬粒子撞扁在基體表面并牢固附著,整個過程金屬粒子沒有被熔化但如果金屬粒子沒有達(dá)到超音速則無法附著。
2、發(fā)展歷程
在80年代,原蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院的理論和應(yīng)用力學(xué)研究所的研究員在空洞試驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)機(jī)體表面涂抹金屬粉未后,超音速氣流通過,能使金屬粒子在機(jī)體表面附著的十分牢固,因此開始了對GDS氣體動力噴涂的技術(shù)的研究。90年代,原蘇聯(lián)解體后該技術(shù)得到了公開。
在2000年以前,冷噴涂是一個新的技術(shù),并不被重視。近十幾年以來,本方法在各領(lǐng)域發(fā)展得如此之快,是與它的基本特性有直接的關(guān)系。這個特性就是能采用未熔融的金屬顆粒,在被加工表面上制造金屬涂層。冷噴涂技術(shù)與眾所周知的熱噴涂方法不同,涂層氣孔率很低,基體材料和涂層的熱負(fù)荷很小,材料氧化少,消除了涂層中結(jié)晶化不均勻的現(xiàn)象。
從原蘇聯(lián)解體技術(shù)被公開后,經(jīng)過20多年的研究,該技術(shù)被分為二個研究方向,分別是高壓與低壓氣體動力冷噴涂技術(shù)。其中德國,美國,新西伯利亞只對高壓進(jìn)行研究,俄羅斯的OPSC中心是世界上唯一研究低壓冷噴涂(GDS氣體動力噴涂)技術(shù)的。因為高壓技術(shù)存在的弊端,目前被廣泛推廣的氣體動力噴涂設(shè)備只有OPSC中心開發(fā)的DYMET 超音速低壓冷氣動力噴涂技術(shù)。在十五多年的推廣中,DYMET設(shè)備以在全球范圍內(nèi)已經(jīng)被1000多家企業(yè)、學(xué)校和科研單位使用。
3、主要優(yōu)缺點
高壓冷氣動力噴涂使用的壓縮氣體為15個大氣壓以上,DYMET低壓冷氣動力噴涂使用的壓縮氣體為10個大氣壓以下。對比傳統(tǒng)熱噴涂技術(shù),冷噴涂技術(shù)有以下優(yōu)勢:
(1)噴涂基體的表面瞬間溫度不超過150度,體感溫度為70度;
?。?)噴涂致密性更好;
?。?)涂層應(yīng)力小,可噴涂任意厚度的涂層;可以在任何金屬、玻璃、陶瓷和巖石表面噴涂。
主要缺點:
設(shè)備運行成本高昂;
設(shè)備種類較少,可選擇性少;
粉末局限性較大,主要適用于鋁、銅、鋅、鈦、鎳等具有較好延展性的金屬或合金。
4、展望
冷噴涂(氣體動力噴涂)方法是重要的金屬噴涂技術(shù)之一,它屬于低溫和高速的技術(shù)領(lǐng)域。顆粒的變形和固化過程是在足夠低的溫度下進(jìn)行的。也就說,顆粒始終是處在固體狀態(tài),而不是液體狀態(tài)。因此,要加強(qiáng)研究和設(shè)計制造出專門設(shè)備。這一點國內(nèi)已經(jīng)開始有專家大力宣傳。
由于技術(shù)參數(shù)的區(qū)別和各方研究人員的假設(shè)前提不同,冷噴涂技術(shù)具有很多名稱:“冷噴涂”,“快速噴涂”,“運動金屬化”“動力噴涂”和“動力金屬化”等,不管他們有什么技術(shù)差異,但它們都包函著同一個意思。金屬顆粒加速是按照氣體動力學(xué)定律進(jìn)行的,金屬顆粒與基體的相互動力作用也是如此。因此,采用名稱“氣體動力噴涂”,在整體上能比較完善地描繪本方法和過程的實質(zhì)。
目前,隨著氣體動力噴涂技術(shù)研究的發(fā)展,它在修理行業(yè)和生產(chǎn)制造行業(yè)中,實際應(yīng)用會更加廣泛??梢钥隙ǖ卣f,氣體動力噴涂技術(shù)已進(jìn)入了實際應(yīng)用的階段,它將在現(xiàn)代涂層制造技術(shù)中占有一席之地 。