等离子喷涂高温热防护涂层技术简介

发表于： 2019年9月20日 2019年9月27日
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陕西卡沃尔表面技术有限公司

等离子喷涂技术是通过特殊设计的等离子喷枪来实现的，喷枪的喷嘴（阳极）和电极（阴极），分别接电源的正极和负极，在喷嘴和电极之间通入能够稳定产生等离子体的气体，借助高频火花使气体电离从而在两极之间形成电弧，通过电弧将气体加热并使之电离，当其离开喷嘴出口时，由于气体热膨胀会形成高温高速等离子射流，与此同时，送粉装置通过载气将要喷涂的粉末以内送粉（喷嘴内）或外送粉（喷嘴外）方式将其送入等离子射流中进行加热和加速，通过控制工艺参数，将粉末加速至所需的速度和熔融程度，然后，再与经过预处理的基体表面进行碰撞，经变形、铺展和冷却后，形成涂层，其工作原理如图1所示。常用的等离子气体包括氩气、氮气、氢气、氦气等。

图1 等离子喷涂工作原理图

由于在喷嘴和电极之间形成的等离子弧温度很高，达10000°以上，因此，必须采用流动的水进行强制冷却，因此，在等离子喷枪上汇聚了水、电、气、粉等诸多物料单元，并均要求进行精确控制，要想获得质量高、一致性好的涂层，难度极大。

等离子喷涂技术的诞生和航空、航天技术的发展密不可分，该技术从诞生之日起即主要承担不同金属材料及金属与陶瓷材料之间的表面复合工作，以发挥不同材料的特性。其中，高温热防护涂层是采用等离子复合技术将耐高温和具有隔热作用的陶瓷材料复合在各种金属及复合材料表面，以起到耐高温、隔热和抗氧化的作用。该技术的使用，能够大幅度提高热端部件的使用寿命和可靠性。本公司与国内外知名的从事新材料、新工艺研究的高校和研究所积极合作，针对航空、航天及民用领域的高温热防护需求，建立了专业化从事等离子喷涂高温热防护涂层的生产基地和技术支持专家团队，针对多个领域开展了应用开发，典型案例如下。

1．发动机热端部件

该类涂层主要为在高温有氧气氛环境下工作的各种热端部件提供耐高温抗氧化防护作用，其中，热障涂层还具有一定的隔热效果，可降低基体工作温度，延长使用寿命。

燃机喷嘴热防护涂层

燃机火焰筒热防护涂层

发动机火焰筒Ⅰ

发动机火焰筒Ⅱ

发动机叶片

单晶叶片

陶瓷基复合材料高温热防护涂层

虽然碳纤维增强的碳基复合材料（简称C/C复合材料）在高温下具有良好的力学性能，但在氧化环境中却会发生严重的氧化烧蚀现象，为了保证其使用寿命，必须在其表面制备一层抗高温氧化涂层。该类涂层主要为在超高温有氧气氛环境下工作的各种热端部件提供耐高温抗氧化防护作用，此外，通过特殊设计，还可使涂层表面具有高辐射或高反射特性，大幅度提高零件的使用寿命。