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用于修复铝部件的冷喷涂工艺

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冷喷涂是一种可以延长许多高性能铝件寿命的技术。耐久性是铝的优点之一,但即使是弹性最强的合金也会受到磨损和损坏。

冷喷涂技术是一项相对较新发展的技术,它允许制造商保护和修复金属部件和产品。对于那些需要更换的关键部件,它尤其有用,而且与传统的焊接技术相比,它具有许多优势。

什么是冷喷涂?

冷喷涂又称气体动态冷喷涂,是一种材料沉积过程。它的工作原理是在超音速气体射流中以高达1200米/秒的速度加速固体粉末。这些粉末可以由几种不同的材料制成,包括金属、聚合物、陶瓷和复合材料,直径从1微米到50微米不等。当粉末与表面高速碰撞时,就会发生塑性变形,使其粘附在表面上。

在分子水平下,存在于颗粒中存在的动能由气体膨胀产生,然后在粘合过程中转换成塑性变形能量。冷喷涂技术有一个关键差异,使其免受热喷涂技术,例如等离子喷涂,电弧喷涂,火焰喷涂或高速氧气燃料:粉末在该过程中不熔化。

该过程是由俄罗斯材料科学家在1990年代开发的。在风隧道中的细粉的高速流动期间尝试粒子侵蚀,在略微意外地发现。科学家们意识到在某些情况下发生了意外的涂料的快速形成。他们能够在几年内商业化这项技术。

冷喷涂的基本原则是什么?

冷喷涂现象是基于绝热剪切失稳产生的。当球形粒子达到临界速度时,这种现象发生在粒子基体界面。碰撞时,颗粒与衬底接触点处产生强烈的压力场。该压力场形成剪切载荷,导致材料在局部剪切应变下侧向加速。

绝热剪切失稳的发生导致了材料向外流动的粘性流动。在没有对粉末进行任何加热的情况下,温度仍然接近材料的熔化温度。

在冷喷涂过程中,制造商还需要注意其他一些参数,尤其是在处理铝的时候。这些因素对冷喷涂涂层的质量和效率有很大的影响。

所用气体的类型可以对如何应用涂层具有深远的影响。典型的气体选择包括空气,氮和氦气;每个人表现得不同。同样重要的是气体的压力和温度。

另一个重要的考虑因素是所使用的粉末中颗粒的尺寸。还必须考虑原料材料的密度,强度和熔化温度。

表面处理的施加也可以通过所用的喷嘴类型来控制,以及横向速度,扫描速度,所产生的通过的数量,喷嘴和基板之间的距离,以及更多。

所有这些参数对最终表面处理的性能都有影响。最后,在选择冷喷涂材料时,评估工艺参数与最终材料性能之间的相关性是明智的。

冷喷涂有哪些优点?

与热喷涂技术相比,冷喷涂已经非常有效,并且具有几种认可的优点。因为未使用加热,所以保留颗粒的初始物理和化学性质。这意味着在不熔化或凝固的情况下存在冷加工的涂层微观结构。因此,冷喷涂可以与热敏材料一起使用。它也适用于显着不同的材料组合,因为粘合性在自然界中纯粹是机械的。

所得涂层具有高热和导电性。它的密度和硬度也很高,具有优异的均匀性和低缩小。可能的粉末材料可以非常小,纳米材料作为选项。

很少或不需要特殊的表面处理,过程中能耗低。由于高功率进给速度,该工艺具有较高的生产率、沉积速度和效率。

最后,可以收集和重复使用100%的颗粒,而没有任何有毒废物或燃烧。没有高温气体喷射或辐射,在可比较的方法上具有更大的操作安全性。

冷喷涂有哪些缺点?

虽然优点很多,但重要的是要认识到冷喷涂有一些缺点。坚硬,脆性材料易受伤害,因为通过塑性变形的机械粘合不如使用延性颗粒时都没有有效。

其他问题包括喷涂状态下的接近零的延性和对延性基板的需求。最后,必须考虑到氦气的高成本。

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