陶瓷层

 北京耐默公司作为专业喷涂陶瓷涂层厂家，在此介绍喷涂陶瓷涂层、热喷涂陶瓷、氧化铝涂层、氧化铬涂层、氧化锆涂层、喷涂陶瓷、陶瓷涂层相关知识，希望对大家会有帮助。
由于喷涂陶瓷涂层具有明显的优点，它解决了传统金属热喷涂无法解决或不易解决的技术问题。它在国内外受到高度重视，喷涂陶瓷涂层得到了迅速发展。
自20世纪70年代以来，高功率CO2激光器迅速发展，进工业国家的高功率CO2激光器已经商业化和系列化。自“七五”以来，中国已成功开发出千瓦至兆瓦的高功率二氧化碳多模激光器。随着高功率激光器的发展，可以用激光实现各种形式的表面处理。这是一种冶金过程，会导致材料结构的变化。加热时间在10-3秒至10-7秒的范围内，功率密度大于0.1千瓦每平方毫米。它非常通用，几乎适用于所有金属表面等离子喷涂。目前，汽车、冶金、石油、重型机械，农业机械等高科技产品以及航空航天等高科技产品有很多严重损耗的行业。
喷涂陶瓷涂层广泛用于汽车工业。喷涂陶瓷涂层可应用于许多关键的汽车部件，如汽缸、汽缸、曲轴、凸轮轴、排气阀、阀座、摇臂和铝活塞环槽。例如，通用汽车公司使用十几千瓦级CO2激光器对换向器外壳的内壁进行部分硬化，每天产量为30,000套，这将工作效率提高了四倍。中国采用大功率CO2激光加强汽车发动机气缸内壁，可将发动机大修里程延长至15万公里以上，一缸相当于三个未经处理的气缸。
激光加热缸体和缸套硬化带的耐磨性大大提高。未硬化的皮带可以增加储油量并改善润滑性能。中国拖拉机发展迅速，新品牌不断推出，但内燃机气缸和拖拉机气缸寿命短、损坏严重、维修量大，西安内燃机配件厂，在国家科学技术委员会的帮助下，建立了柴油机气缸套激光碳化钨喷涂制作线，年产量60万只，寿命延长10000小时。

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金属氧化铬涂层分为喷涂合金粉料和自熔合金的喷涂合金粉料，非金属喷涂粉料分为陶瓷粉料和塑料粉料，其中陶瓷粉料又分为金属氧化物，碳化钨、硼化物，氮化物、硅化物，还有复合材料粉料，与线材比较，粉末材料的特点是：
1、不受成材限制，可选择范围广。
2、不用粉末材料，易于组合不同功能要求之新型复合材料。
3、同样热源情况下，粉末喷涂气孔率大于线材喷涂层。

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大气喷涂陶瓷技术是这样一种工艺，其中将金属粉末送入刚性非转移电弧等离子弧火焰中以加热至熔融状态并以相同的离子火焰流高速喷射并沉积在预处理工件的表面上形成涂层。大气喷涂陶瓷组织是分层的，并且具有大量缺陷，例如涂层中的界面和孔隙。低压喷涂陶瓷技术于20世纪70年代末在工业应用中引入。这是一种在低压保护气氛中操作喷涂陶瓷工艺以获得无污染，高粘合强度和致密结构涂层的组分的方法。低压喷涂陶瓷的动态工作压力范围为5000至8000Pa。喷涂结构与大气喷涂陶瓷基本相同，并且仍具有分层结构。
超低压喷涂陶瓷技术是近年来在低压喷涂陶瓷基础上开发的一种新型涂料制备技术，其动态工作压力降至100Pa以下。
传统的薄膜制备技术由于薄膜层的生长速度缓慢，物理气相沉积和化学气相沉积CVD主要用于以下薄膜层。热喷涂技术主要是制备上述厚度的涂层。超低压喷涂陶瓷技术的出现填补了喷涂陶瓷厚度之间涂层制备技术的空白。由于其快速，高效和高质量的特性，与气相沉积相比，薄涂层的成本可降低一半以上。因此，它将成为一种非常有前景的功能性涂料制备技术。

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喷涂陶瓷涂层结构和基本性能
喷涂陶瓷涂层中存在三相Cr2O3，Ni3Al和Al2O3。在2θ≈45°附近，涂层的衍射峰具有明显的增宽现象，表明涂层中存在一些非晶或纳米晶，这表明在形成等离子喷涂涂层的过程中熔融颗粒的冷却速率是不高。晶体形成冷却速率，从而形成非晶结构。
涂层具有约200μm的厚度并且以平行于涂层和基板的粘合表面的分层方式分布。涂层中存在一些半熔融颗粒，微裂纹和灰黑色氧化物。
C1涂层的孔隙率和显微硬度类似于C2涂层的孔隙率和显微硬度。C1涂层的孔隙率略低于C2涂层的孔隙率，C1涂层的显微硬度略高于C2涂层的显微硬度，等离子喷涂涂层的孔隙率越低，显微硬度越高。
涂层的氧化动力学曲线
在初的20h，各组涂层的氧化动力学曲线呈快速上升趋势，表明在此期间，涂层表面没有形成完整的连续抗氧化膜，这种膜在高温环境下发生。氧化反应产生更多的氧化产物，因此质量增加更快。在20~40h期间，两种涂层的氧化动力学上升趋势减慢，这可能是由于在涂层表面形成连续且稳定的抗氧化膜，防止氧气进入涂层。该层的通道减慢了涂层表面上的氧化反应速率。40h后，涂层的氧化动力学曲线呈缓慢上升趋势;100h后，C1涂层和C2涂层的氧化质量增加到非常接近6mg·cm-2。
根据小二乘法，使用Matlab软件拟合涂层的质量变化，得到曲线方程。结果显示在碳化钨喷涂中，在700℃下，由两个涂层拟合的氧化动力学曲线方程的二次项和第一项系数分别为-2.649×10-4和0.055。

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随着国家环保政策的紧缩和镀铬面对用户设备性能和长寿命的要求，热喷涂火焰喷涂氧化铝逐渐被许多工业用作耐磨和耐腐蚀应用的标准工艺企业。
通常用于纯耐磨应用，如钢加工辊，耐磨导辊等，钴/氧化铝，如Wc12Co或Wc17Co;钴铬合金/碳化时遇到腐蚀或磨损和腐蚀钨（如Wc10Co4Cr）具有更好的性能。
氧化铝热喷涂的几个典型应用
例如，瓦楞机的瓦楞辊，辊子被相互挤压并由齿形驱动，并且齿形改变，导致瓦楞辊失效，因为辊体和纸浆长时间受压和磨损。此时，通过超音速火焰工艺（HVOF或HVAF）氧化铝喷涂Wc12Co或Wc10Co4Cr可以大地改善瓦楞辊的表面耐磨性。
此外，由于瓦楞辊具有致密的齿形并且需要在喷涂后进行抛光，因此使用氧化铝细粉（例如5-25微米）可以减少喷涂状态的粗糙度，从而节省喷涂后的精加工时间，并降低抛光成本。

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为切实做好VOCs污染防治工作，2014年，上海市环境保护局发布《关于开展挥发性有机物(VOCs)排放重点企业污染治理工作的通知》，对VOCs防治展开全面部署，并从2015年10月1日开始实施船舶企业VOCs排放收费；2015年，上海市环境保护局和上海市质量技术监督局联合颁布实施《船舶工业大气污染物排放标准》，2017年1月1日正式实施新的排放限值，新标准较旧标准的排放限值要求已大大提高。因此，船舶企业开展VOCs排放治理工作已经迫在眉睫。
一、船舶行业VOCs处理现状
船舶涂装是船舶制造的重要工艺过程，也是VOCs产生的主要的渠道之一，其主要出现在钢板/型钢预处理阶段、分段涂装阶段、船坞/船台涂装阶段和码头涂装阶段，成分主要以甲苯、二甲苯为主。其中，钢板/型钢预处理阶段主要依靠钢板/型钢预处理流水线，分段涂装阶段主要在涂装车间实施，属于有组织排放区域；船坞/船台涂装阶段、码头涂装阶段大都在开发空间完成，属于无组织排放区域。

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热喷涂陶瓷产业始于20世纪初，早由M.U.Schoop博士发明的瑞士苏黎世，1912年研制出了一种成功的线火焰喷枪，1916年研制出实用的电弧喷枪，油漆线火焰喷涂至今仍在使用。它是利用氧-乙炔燃烧作为热源，热喷涂陶瓷材料的电线热喷涂方法。喷枪通过虹吸分别引入乙炔、氧和压缩空气，当乙炔与氧气混合时，在喷嘴出口产生燃烧火焰。
热喷涂陶瓷改進的是送丝器和驱动，由电线连续通过喷嘴中心发送火焰，加热和熔化在火焰中，压缩空气通过空气帽形成锥形高速气流，熔融的电线雾化成细颗粒，在火焰和高速气流中，熔融颗粒喷到经过预处理的基板表面形成涂层。涂料线性火焰喷涂涂层结构为层状结构明显，涂层具有较多的孔隙和氧化物渣，对于锌铝涂层，其孔隙率在10%~15%的喷涂过程中，压缩空气流量和压力必须保持不变，否则送丝速度慢，会严重影响丝质材料的熔融效果

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超音速喷涂线材的基本要求是化学成分和喷涂工艺功能炫科热喷涂，因为线材的直径和圆度影响其运输和喷涂。线材直径应与喷嘴孔匹配，误差为(0.0mm-0.1mm)。
过多的错误会使发送丝绸变得困难。线材外观应光滑，无刮隙和飞行边缘，外观粘胶污垢、油脂等腐蚀性产品会使喷涂线材涂层的质量下降，是进行化学的物理功能成分分析，检查线材直径和均匀性和外观的清洗状态，线材机械功能一般不进行特殊检查。用化学元素分析法检测喷涂线材的化学功能，化学元素分析方法是一种传统的材料成分分析方法，可以分析中所含元素的组成和比例判断材料。

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等离子喷涂氧化锆二元体系可形成WC和W2C两种晶型碳化物，其中WC是制造硬质合金的主要原料，也是热喷涂领域制备高耐磨涂层的重要原料粉末。WC具有很高的硬度，特别是在高温下。WC能很好地被钴、镍、铁等金属熔体润湿，尤其是钴熔体。当温度升高到熔点以上时，WC在金属熔体中溶解，当温度降低时，WC沉淀。这些优良的性能使钴或镍在经过高温烧结或涂层处理后，成为一种具有良好耐磨性的耐磨涂层成为可能。
氧化锆的主要缺点是耐高温氧化性能差。在500~800℃的空气中氧化严重，在氧化气氛中很容易在高温下分解为W2C和碳，称为“脱碳”。利用耐热、抗氧化金属作为涂层互相结合而成，它对WC颗粒起到预保护的作用，并且采用了TAC、TIC固溶体形成碳化复合物，更好的提高了WC的耐热、抗氧化性能。氧化锆在氩气氛中加热至2850摄氏度时仍然还可以保持稳定，并且在高温氮气里面也能保持不变。

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怎么去控制喷涂工件的温度呢？这是一个要很注意的问题
冬季时候，我们遇到结构较复杂的零部件、内孔件在喷涂前我们都要进行预热，避免温度突然增加造成工件的损坏和寿命降低，所以通常我们都会在喷涂钱进行预热温度，一般在80~150 ℃之间。目的是为了去除基体表面的潮气、让工件内部温度运行起来、降低喷涂颗粒至基体表面时的冷却速度、尽可能减轻喷涂粒子冷却时产生的热应力等。
在等离子喷涂工件的时候一定要控制好温升。既要控制整个工件的温度不能超过200 ℃，也要防止喷涂部位局部过热。与整体的温度过热相比较，如果单单局部的温度过热的话对于涂层来说是影响较大的，尤其是在陶瓷的涂层时候，很容易导致受热不均陶瓷涂层开裂，所以这时候我们往往需要吹风冷却来把握温度的大小。