用于保护性涂层的热喷涂技术

用于保护性涂层的热喷涂技术

任何一个冬季在世界滑雪场上活动的人都深有体会：如果你冻僵了，那就说明你穿错了衣服。我们的保护性涂层也是这个道理，热喷涂工艺也会对部件产生影响。通过使用各种热喷涂方法，在表面涂上保护层，使其免受外部影响。有了保护层，部件可以变得耐腐蚀或耐磨损，这不仅可以延长其使用寿命，还可以扩大其使用范围。

在热喷涂过程中，喷丝、喷粉或喷棒等涂层材料被送入喷枪或燃烧器。这些材料被加热后加速向部件的方向喷射。通过这种方式，熔合的颗粒以高达每秒 800 米的速度撞击到部件表面。热量传递到基体材料后，颗粒在部件表面凝固，形成一层保护层。然而，喷涂涂层不仅会在表面上扩散，它实际上会与表面融合在一起。根据所需的涂层厚度，这一过程会重复进行。

热喷涂工艺一览

热喷涂包括几种不同的工艺，它们在应用中并不存在直接竞争关系。相反，由于它们在工艺和涂层生成方面各具特色，因此可以相互补充。

通过恰当的保护性涂层进入新的应用领域

使用保护性涂层后，高负荷部件不仅可用于机械和设备工程，还可用于航空航天或汽车行业。此外，较轻的基底材料也可用于因其表面特性而至今为止无法进入的应用领域。

几乎所有基材都适用于热喷涂涂层。除金属外，陶瓷、塑料、纤维复合材料甚至天然材料（如石材和木材）也可以进行喷涂。例如，木材是一种常用的建筑材料，具有很高的抗压强度和弹性。通常情况下，喷涂涂层可以增强木材的高抗压性，还能保护木材免受寄生虫（如昆虫）和真菌的侵袭。由于其功能化的表面，建筑材料的应用领域变得更加广泛。此外，涂层在美观方面也能发挥作用：例如，镀铜木材可用于制作时尚家具。

表面功能化可扩展其应用领域

医疗技术也为热喷涂提供了用武之地，例如体内的植入物，由于有了额外的涂层，身体组织能更好地接受植入物。

在实践中，金属丝电弧热喷涂工艺已被证明非常适合焊接管缝等应用。在利用电弧进行热喷涂时，两根金属丝作为起始材料被送入一个聚焦点，金属丝的尖端在电弧的作用下熔化。形成的液滴通过高动能气体射流的二次雾化加速向工件表面喷涂。工件上的雾化颗粒形成结构精细、均匀的涂层，具有优异的机械性能，它的硬度和/或耐磨性更强，即使在高温下也能抗氧化和抗腐蚀。

热涂层在海水中的防腐蚀性能很加分

使用热涂层可以永久保护近海地区的大型钢结构免受海水腐蚀。与油漆相比，热涂层的一大优势在于其自愈合能力，由于基材和镀锌层之间的电解作用，轻微的表面损伤可以自行愈合。

"海上风力发电机中使用的部件通常由低合金结构钢制成。为了在计划的 25 年总体使用寿命内实现持久的防腐蚀保护，Duplex 系统发挥了关键作用，该系统由电弧喷涂锌铝 15 (ZnAl15) 涂层和有机表层组合而成。Grillo-Werke AG 公司的 Frank Prenger 博士说："金属丝电弧喷涂是最常用的涂层喷涂方法，因为这种方法熔化率高，喷涂面积大。对于上述应用，最先进的金属丝电弧喷涂系统可以提供一流的质量、严格的公差和可持续的防腐保护。

事实上，腐蚀保护是热喷涂最常见的应用之一。在机械设备中，防腐保护可延长使用寿命，从而理想地提高设备的生产优势。

通过 PERFECT spray®对支承辊轴承座进行热喷涂。

在风塔喷涂过程中使用 PERFECT spray®系统。

完美武装起来：西马克集团的金属丝电弧喷涂系统

另一个应用实例是管道防腐，以提高管道的耐久性和抗腐蚀能力。西马克集团将金属丝电弧喷涂工艺与自主研发的数字化电源相结合。基于此，我们的产品超越了传统的金属丝电弧喷涂工艺。喷枪配备了创新的喷嘴设计来产生雾化气体，提高了效率。金属丝的低磨损和稳定的电接触确保了喷涂过程的顺利进行。喷枪采用高性能和长寿的材料，具有很高的可靠性和低维护要求。

微小的金属液滴高速撞击表面，结合成保护性涂层。（图片来源：林德公司）。

西马克集团的系统采用模块化结构，具有多项技术优势，包括可在金属丝端头将气流引导至超音速范围或将气体减速至亚音速。陶瓷内流轮廓是根据气体动力学原理设计的，适用于相应的涂层应用，并可根据所需的气体体积和质量流进行调整。

降低部件生产成本的工艺正在不断开发中。通过热涂层，可以 "挽救 "在处理过程中磨损或损坏的部件，在这种情况下，热喷涂是一种经济有效的拯救方案。此外，还可以减少报废率，提高生产率。