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冷噴涂涂層應(yīng)用現(xiàn)狀

2017-01-23 17:59:43 作者：本網(wǎng)整理來源：熱噴涂與再制造分享至：

    冷噴涂技術(shù)的應(yīng)用研究在國外已經(jīng)取得了很大的進展，我國冷噴涂技術(shù)研究還處在初級起步階段。由于冷噴涂過程中粒子溫度較低，粉末不易發(fā)生氧化相變現(xiàn)象，形成涂層的組織結(jié)構(gòu)與噴涂前粉末相比基本上無變化，因此冷噴涂中可使用各種粉末，如純金屬粉末、合金粉末、復(fù)合涂層，可以產(chǎn)生不同性能的涂層。目前可以沉積的金屬有Al、Zn、Cu、Ti、Ag等，高熔點金屬Mo、Ta等，合金有NiCr、MCrAlY等，復(fù)合涂層有Zn-Al、Al-Al2O3等。冷噴涂技術(shù)避免了高溫對基體和涂層的不利影響，使該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。冷噴涂技術(shù)的設(shè)計與研究正向工業(yè)化應(yīng)用的方向轉(zhuǎn)化，利用冷噴涂技術(shù)可制備保護性涂層（耐腐蝕涂層、耐高溫涂層、耐磨涂層等）。董彩常等采用冷噴涂工藝在Q235鋼基體上制備鋁涂層，形成的鋁涂層表面非常致密，孔隙率較低，交流阻抗譜和動電位極化曲線分析表明，鋁涂層的腐蝕產(chǎn)物較致密的積聚在涂層表面，阻礙了腐蝕介質(zhì)的擴散，對降低涂層的腐蝕速度發(fā)揮很有效的作用；中性鹽霧試驗表明，冷噴涂涂層的腐蝕速度能夠快速降低，可為鋼基體提供有效的陰極保護。趙恵等用冷噴涂的方法在鎂合金AK63上沉積鋅鋁合金AZ20涂層，研究結(jié)果表明，涂層與基體之間結(jié)合較致密，涂層硬度是基體的3倍，冷噴涂后的鎂合金具有比基體更好的耐磨性，

    鹽霧試驗結(jié)果表明，AZ20冷噴涂涂層具有比鎂合金基體更好的耐蝕性，對基體能夠進行有效地保護。制備功能性涂層（非晶涂層、復(fù)合材料涂層等）。李海祥等在碳鋼基體上用冷噴涂的方法制備Zn-50Al復(fù)合涂層，涂層的孔隙率較低，約為1.7%,電化學(xué)試驗表明，Zn-50Al涂層的自腐蝕速率較低，腐蝕電位較為穩(wěn)定，100 h后穩(wěn)定在-0.990 V左右，涂層具有較好的耐蝕性，能夠有效地保護鋼基體，提高其使用壽命。

    制備納米涂層。冷噴涂技術(shù)溫度低的特點決定了其適合于制備納米結(jié)構(gòu)涂層。李長久等采用納米結(jié)構(gòu)WC-12Co通過冷噴涂方法成功制備了納米結(jié)構(gòu)WC-Co涂層，涂層組織致密，熱噴涂粉末中的納米結(jié)構(gòu)在冷噴涂過程中完全移植到了涂層。涂層的平均維氏硬度為1 869 HV0.3,顯著高于熱噴涂納米結(jié)構(gòu)WC-Co涂層的硬度。研究還表明，疏松多孔的粉末適合于冷噴涂制備WC-Co涂層，因為疏松多孔的結(jié)構(gòu)促進了粉末擬變形的發(fā)生。觀察熱處理后的WC-Co涂層斷面形貌，壓痕周圍未出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，也未出現(xiàn)裂紋，說明熱處理過程可以顯著改善涂層粒子間的結(jié)合和涂層韌性。

    冷噴涂在濺射靶材制造方向優(yōu)勢顯著。冷噴涂靶材致密，幾乎沒有氣孔，濺射過程中不會有異常放電。靶材均質(zhì)穩(wěn)定，含氧量低，可大大地提升了靶材壽命。幾何形狀自由，可以是直筒狀，也可以是復(fù)雜形狀?？梢孕迯?fù)使用過濺射靶材。

    在航空航天領(lǐng)域該技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用，利用冷噴涂技術(shù)來制備航空航天器發(fā)動機特殊保護涂層，制備航空航天武器的特殊功能涂層，通過噴涂成形可以直接制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)及形狀的航空航天部件。

    對于其它應(yīng)用，冷噴涂僅是唯一的可行性解決方案，特別是在非傳統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多。在環(huán)境以及健康和安全法規(guī)越來越嚴格時，人們對冷噴涂的興趣已經(jīng)以一種潛在的更綠色的替代方案在增長。

    隨著技術(shù)的進步，預(yù)計冷噴涂應(yīng)用將繼續(xù)擴展到更多的非傳統(tǒng)應(yīng)用中，例如光電、風能、醫(yī)療和建筑領(lǐng)域。在光電應(yīng)用中，冷噴涂可以用于復(fù)雜的傳導(dǎo)型太陽能電池制造。風能發(fā)電可以利用冷噴涂加強高級聚合物矩陣合成物制造的元件的表面性能。在醫(yī)療領(lǐng)域，冷噴涂已經(jīng)可以將一種有名的生物相容材料羥磷灰石（HAP）有效地噴涂到大量的基板上，但同時不會影響HAP的完整性。建筑師可以利用冷噴涂在任何金屬或陶瓷基板上創(chuàng)造無限美觀的金屬圖案。

    納米技術(shù)和智能結(jié)構(gòu)。一些非傳統(tǒng)應(yīng)用包括使用高級材料，例如納米結(jié)構(gòu)和無定形材料。在納米結(jié)構(gòu)材料中，其微粒尺寸極小，具有極端斷裂韌度的同時可以維持材料高強度等機械優(yōu)勢。納米結(jié)晶對于工藝溫度極其敏感，可以有效使用冷噴涂，不會影響有益的微結(jié)構(gòu)。

    由于沉積溫度低，冷噴涂可以在表面嵌入微傳感器及其功能涂層，以形成智能結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可以提供與材料性能或環(huán)境條件相關(guān)的實時信息。許多新興企業(yè)正聚焦于為橋梁、電網(wǎng)、風力渦輪機、飛機、汽車、輪船、管道和施工設(shè)備提供感應(yīng)、數(shù)據(jù)庫管理和預(yù)分析解決方案。冷噴涂的未來有賴于將高級材料沉積到各種基板的同時將熱量損失和成本將至最低。這是定義這種技術(shù)的未來方向和機遇的基石。