热喷涂

热喷涂工艺(按 EN 657 和 ISO 14917 标准分类)在现代表面技术中有着广泛的应用。例如,可为各种基材的部件涂覆高熔点的金属或陶瓷层,以防止磨损和腐蚀。此外,在高热应力部件上可使用导热或绝热层。此方法几乎可以处理所有以粉末或丝线形式生产的涂层材料。

在热喷涂过程中,涂层材料被送入高能热源(可燃气体 - 氧气 - 火源以及氩、氢、氮、氦等惰性气体的电弧或等离子体)并熔化。熔融颗粒朝向工件方向加速并以高速 (40–600 m/s) 发生碰撞。当热量转移到基材后颗粒会凝固,平铺成涂层。用燃烧器一再重复上述过程,达到所需的厚度。

热喷涂

基材

几乎所有基材都可以喷涂涂层,包括金属、陶瓷、塑料、纤维复合材料或天然材料,如石头、木材等。热喷涂在基材和涂层材料的组合方面具有极大的灵活性。

喷有涂层的基材

涂层厚度

最佳涂层厚度(根据应用可能有很大差异)是取得良好效果的先决条件。根据材料和所用工艺,涂层厚度可以从几 10 μm 到几毫米。当不能自由确定磨损部件的总涂层厚度时,可以逐层施加涂层。

金相学

部件温度

在喷涂涂层的过程中,通常会将工件加热到 150°C 并监测其表面温度。除了在 1000°C 以上温度时会重熔或熔化的自熔合金外,基本上排除基材的变化。

NovaSwiss 部件温度

精加工

为了达到所要求的表面质量,合理精加工喷涂层与选择最佳材料和质量同等重要。为此,Nova Werke 采用最先进的设备进行车削、磨削、研磨、珩磨和抛光。

喷涂层的精加工

质量保证

我们的热喷涂并非“喷洒然后祈祷”,而是基在四个层面的统一质量意识;即 4M 规则:材料、机器、人员和测量/检查。为了全方位监控质量,Nova Werke 采用最先进的测试设备进行三维公差监测,并可借助金相学实验室在进行显微切片分析、硬度测量和附着力测试之外,通过粗糙度轮廓标记测量粗糙度。质量保证措施在下订单时会根据相关标准与客户协商一致。

质量保证

Nova Swiss 热喷涂

使用哪种工艺取决于具体的应用。始终优先考量经济性。

  气体温度 [°C] 粒子速度[m/s] 附着强度 [MPa] 孔隙率 [Vol.-%]
电弧喷涂 4000 100 10-15 10
火焰喷涂 3100 40 10 10-15
高速火焰喷涂 3100 800 > 70 1-2
等离子喷涂 15000 200 > 50 2-5

涂层材料

材料
材料 熔点
[°C]
维氏硬度
[HV 0.3]*
典型特征 应用领域
纯金属 铝 / Al 660 80 工业和海洋环境的防腐
  铜 / Cu 1080 120 良好的导热性和导电性 一般滑动表面。曲轴、同步环和活塞环、泵部件、导向器、柴油发动机组件、安装座和压力座、防止摩擦腐蚀
  钼 / Mo 2600 700 良好的滑动和紧急运行性能,坚硬、坚韧、耐磨性好,也适用于防腐。可形成极其致密的护层,良好的抗压强度 导电层,例如在非导体上
  锌 / Zn 420 30 熔点低,防腐性能好 像铝一样防腐(通常也用作 Al/Zn 合金),特别是用于桥梁和起重机结构以及容器等。
  钨 / W 3400 300 高熔点元素 电触点,电极
材料
材料 熔点
[°C]
维氏硬度
[HV 0.3]*
典型特征 应用领域
各种合金 1325 - 1536 160 - 600 取决于合金:从柔韧到非常坚硬,非常耐磨,防锈且耐酸 严重磨损部件的一般修理
  NiCr-合金 1400 350 耐腐蚀,附着力非常好,耐高温。 基层和中间层
  MCrAlY
M = Ni、Co、Fe,
1360 - 1410 400 - 500 耐高温腐蚀 基层和附着层
  司太立合金 至 1400 至 700 耐腐蚀,耐磨损 一般磨损保护,汽轮机部件
  Tribaloy 合金(钴或镍基) 至 1600 至 650 耐磨损和耐腐蚀。
良好的热硬度
具有良好滑动性能的抗磨损保护
材料
材料 熔点
[°C]
维氏硬度
[HV 0.3]*
典型特征 应用领域
自熔合金 NiCrBSi、
NiCoBSi、
CoCrNiMoBSi、
CoCrNiWBSi
1000 - 1100 至 800 坚硬,坚韧,密实,非常耐磨。
可熔化。良好的热硬度
一般磨损保护,特别是阀门电镀。也用作防腐保护。熔化层绝对密实
材料
材料 熔点
[°C]
维氏硬度
[HV 0.3]*
典型特征 应用领域
有色金属合金 铝青铜 1060 210 坚硬,坚韧,耐压,耐腐蚀,良好的紧急运行性能 具有良好的紧急运行性能的抗磨损保护
  镍铝 / NiAl 1400 230 非常致密,具有良好的附着力、耐热冲击和耐腐蚀性 基层或中间层。
轴承座
材料
材料 熔点
[°C]
维氏硬度
[HV 0.3]*
典型特征 应用领域
陶瓷 纯氧化铝 / Al2O3 2050 至 1000 非常坚硬,耐磨,但比较脆,电绝缘性好 纺织机械零件,电绝缘和绝热,非常耐磨,例如用作搅拌机叶片
  氧化铝 + 二氧化钛 /Al2O3 -TiO2 1900 850 二氧化钛含量提高了密度,滑动性和抛光性,并且还降低了脆性,但硬度值降低 机械密封件、轴护套、纺织机械零件、液压件、压力辊
  氧化铬 / Cr2O3 2435 1200 优异的耐腐蚀性,坚硬,非常耐磨,非常致密,涂层光滑 泵零件、活塞、轴护套、密封座、纺织机械零件
  二氧化锆 / ZrO2
- Y2O3 稳定剂
- MgO 稳定剂
- CaO 稳定剂
至 2680 至 800 隔热层,难以被熔融金属润湿,在高温下导电 铸造机零件、模具、高温喷嘴、燃烧室、高温加热元件 (>2000oC)
材料
材料 熔点
[°C]
维氏硬度
[HV 0.3]*
典型特征 应用领域
金属陶瓷 陶瓷与金属或金属合金的复合材料     这些材料通常是由两种或多种不同成分组成。 特殊应用,也适合作为中间层
  碳化钨
+ 钴 /
WC-Co
(至 1500)* 1450 坚硬,非常耐磨,耐腐蚀,耐侵蚀,耐热冲击。可形成非常致密的护层,非常好的附着力 防磨损和防侵蚀的一般磨损保护
  碳化钨
+ 钴 /
WC-CoCr
(至 1500)* 1450 性能,参见的 WC-Co 涂层 在水溶液中耐腐蚀
  碳化钨
+ 镍 /
WC-Ni
(至 1500)* 1450 像碳化钨一样,在腐蚀性介质和高温环境下也非常耐磨 化学设备零件、衬里、液压阀、机器和各种工具零件。铝制部件的理想磨损保护
材料
材料 熔点
[°C]
维氏硬度
[HV 0.3]*
典型特征 应用领域
伪合金 镍石墨 (至 1450)* 44 借助游离石墨实现自润滑 滑动轴承。根据应用也适用于干运行
  陶瓷-金属
陶瓷-塑料
金属-塑料
- - 不再是均质合金,但往往结合双方的特点 坚硬、耐磨(见“金属陶瓷”),坚硬、不润湿(食品/印刷技术),例如 Al-Si-聚酯(磨合层)

[ ]* 维氏硬度值 [HV 0.3] 是热喷涂层的参考值。 

( )* 对于复合材料这里给出的烧结温度,而不是熔点。

Nova Swiss 的涂层材料
  • Dr. Stephan Siegmann (General Manager Business Development/Member of the Executive Management)

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