涂裝課堂：冷噴涂技術(shù)的工藝原理

　　冷噴涂技術(shù)是在鎂合金表面上生成厚的鋁鍍膜的一種有效方法，該方法對(duì)表面制備要求不高，而且對(duì)鍍件的力學(xué)或熱學(xué)特性無(wú)需顧及。鋁鍍膜表現(xiàn)出對(duì)鎂元件具有防止各種以及電腐蝕的能力。很多時(shí)候，僅在鋼緊固件周圍需要進(jìn)行電池腐蝕保護(hù)，而冷噴涂恰恰是一種對(duì)暴露鎂表面進(jìn)行局部保護(hù)的創(chuàng)新技術(shù)。
　　
　　冷噴涂的技術(shù)特點(diǎn)
　　
　　冷噴涂防腐是一項(xiàng)革命性技術(shù)，借助這項(xiàng)技術(shù)可直接、就地在鎂合金上生成厚的鋁鍍膜達(dá)到降低或排除常見或電腐蝕造成的危害。這項(xiàng)技術(shù)有望克服原有鎂合金防腐技術(shù)的缺點(diǎn)，從而有助于將鎂用于汽車的外部元件。
　　
　　冷噴涂技術(shù)的的工藝原理
　　
　　冷噴涂是一項(xiàng)嶄露頭角的固態(tài)工藝。該方法可將以超聲加速的固體顆粒的動(dòng)能在撞擊到鍍件表面時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，從而完成冶金焊接。該工藝的原理是：每種金屬均有其特定的、與溫度相關(guān)的臨界顆粒速度，當(dāng)顆粒運(yùn)動(dòng)超過這一速度時(shí)即會(huì)焊接于鍍件之上。
　　
　　在傳統(tǒng)的熱噴涂工藝中，由于溫度較高，鍍層與鍍件材料均會(huì)被氧化、產(chǎn)生冶金形變和剩余張應(yīng)力。反之，冷噴涂工藝制成的鍍膜，孔隙度很低(<0.5%)，而且防氧化、防相變，對(duì)多種金屬、金屬陶瓷或其他材料組合均可減少?gòu)垜?yīng)力。
　　
　　在高壓冷噴涂技術(shù)中，高壓氦或氮(350～450磅/平方英寸)用作載氣，可將噴涂材料加速到超聲速度。氣體被加熱并強(qiáng)制通過一個(gè)聚焦-發(fā)散噴頭(deLaval)，該處被加速至超聲速度(大于1000米/秒)。噴涂顆粒在噴頭上游方被沿軸向注入。
　　
　　在低壓冷噴涂技術(shù)中，氮或空氣被加壓至70～15磅/平方英寸，而噴涂粉末在噴頭的發(fā)散部位的下游方沿徑向注入。低壓冷噴涂系統(tǒng)是手提式的、運(yùn)作更經(jīng)濟(jì)，顆粒速度可達(dá)800米/秒。便攜式冷噴涂機(jī)可用于鋁、銅、鋅及其他金屬組合的噴涂。便于攜帶特性使低壓冷噴涂機(jī)更適用于野外保養(yǎng)和修復(fù)。
　　
　　冷噴涂技術(shù)是在鎂合金表面上生成厚的鋁鍍膜的一種有效方法，該方法對(duì)表面制備要求不高，而且對(duì)鍍件的力學(xué)或熱學(xué)特性無(wú)需顧及。鋁鍍膜表現(xiàn)出對(duì)鎂元件具有防止各種以及電腐蝕的能力。很多時(shí)候，僅在鋼緊固件周圍需要進(jìn)行電池腐蝕保護(hù)，而冷噴涂恰恰是一種對(duì)暴露鎂表面進(jìn)行局部保護(hù)的創(chuàng)新技術(shù)。　　但是，為了了解和改善冷噴涂工藝有必要進(jìn)行更充分的研究，尤其是對(duì)于多種材料組合以及冷噴涂工藝本身的不斷發(fā)展創(chuàng)新，以及更佳的利用材料于未來(lái)技術(shù)，還需要進(jìn)行大量的研究工作。
　　
　　熱噴涂技術(shù)和冷噴涂技術(shù)的區(qū)別
　　
　　熱噴涂技術(shù)是把某種固體材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)并高速噴射到基體表面上形成具有希望性能的膜層,從而達(dá)到對(duì)基體表面改質(zhì)目的的表面處理技術(shù)。由于熱噴涂涂層具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)和若干微小氣孔,涂層與底材的結(jié)合一般是機(jī)械方式,其結(jié)合強(qiáng)度較低。在很多情況下,熱噴涂可以引起相變、部分元素的分解和揮發(fā)[1,2]以及部分元素的氧化[3,4]。
　　
　　冷噴涂技術(shù)是相對(duì)于熱噴涂技術(shù)而言,在噴涂時(shí)，噴涂粒子以高速(500～1000m/s)撞擊基體表面,在整個(gè)過程中粒子沒有熔化,保持固體狀態(tài),粒子發(fā)生純塑性變形聚合形成涂層。冷噴涂技術(shù)近年來(lái)在俄國(guó)、美國(guó)、德國(guó)等都得到了很快的發(fā)展
　　
　　冷噴涂技術(shù)的適用材料范圍
　　
　　在冷噴涂過程中,由于噴涂溫度較低,發(fā)生相變的驅(qū)動(dòng)力較小,固體粒子晶粒不易長(zhǎng)大,氧化現(xiàn)象很難發(fā)生。因而適合于噴涂溫度敏感材料如納米相材料、非晶材料、氧敏感材料(如銅、鈦等)、相變敏感材料(如碳化物等)。目前納米粉末的研究越來(lái)越廣泛,其顆粒本身較小,在性能上與固體完全不同,展現(xiàn)出許多優(yōu)于本體結(jié)構(gòu)的新的特有的性質(zhì)。近年來(lái),納米涂層制備引起了人們的興趣。研究表明由于晶粒尺寸效應(yīng)和大量晶界的存在,納米涂層具有比傳統(tǒng)涂層更優(yōu)良的性能]。表面納米晶可以使材料表面(和整體)的機(jī)械和化學(xué)性能得到不同程度的改善。用傳統(tǒng)的噴涂方法噴涂到基體表面上會(huì)引起其成分、性能與結(jié)構(gòu)的變化;而用冷噴涂將會(huì)保留其基本的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),使得納米涂層的噴涂能以實(shí)現(xiàn)。