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Mettech Axail_III悬浮液等离子喷涂系统

自1990年以来,加拿大西北Mettech公司一直致力于生产独特的专利产品―Axial III 三电极轴向送粉等离子喷涂系统。Axial III等离子喷涂系统采用独特的三电极轴向送粉设计,具有喷束集中、粒子速度高、落斑小等特点,可实现极高的喂给速度和沉积效率,并可保证均匀一致的高质量涂层。由于采用闭环自动控制和轴向送粉设计,提高了高质量的涂层的可重复生产性。Axial III喷枪还采用了独特的双惰性气体保护罩设计,降低了被喷涂材料的氧化程度,可喷涂钛等活性材料。喷枪采用了专利的长弧设计,工作时使用高电压、低电流,使得喷枪部件寿命大大延长。系统可实现喷枪在线维修,并确保安全。迄今为止,公司已在全球销售了80多套设备。Axial III等离子喷涂系统已经成为服务于航空、航天、印刷、汽车和铬替换等工业应用的高效、可靠的涂层生产工具。

Axial III 悬浮液等离子喷涂设备—先进的涂层技术


Axial III 喷枪为设计灵活、坚固、经行业验证的喷涂工具,几乎可以喷涂任何涂层。轴向输送粉末或悬浮液料浆可确保所有粒子持续受热,在下述应用上满足经济效益同时制备最优涂层:



优势


效率和生产力


  • 沉积效率高,粉末浪费更少


  • 喷涂速度快,减少工时


  • 喷涂陶瓷和陶瓷金属


  • 可喷涂超细粉末

  • 节省粉末和管理成本


增强涂层质量


  • 混合粉末在火焰中不会发生分离


  • 火焰不会偏离喷枪轴心


  • 增加了工艺稳定性


  • 等离子体高度稳定


  • 涂层更加致密


技术能力


  • 喷涂角度小 (>15° )

  • 可设计气体聚焦型超音速喷嘴

  • 可喷涂悬浮液或溶液

  • 可喷涂活性材料


  • 可喷涂纳米材料


Axial III 节约成本


典型分析

Axial III

Radial


轴向送粉系统

径向送粉系统

沉积效率

80%

50%

送粉速度 (g/min)

120

35

粉末成本/ kg

$75

$75

工件粉末沉积量

10 kg

10kg

喷涂粉末量

13 kg

20 kg

浪费粉末量

3 kg

10 kg

喷涂时间

120 min

600 min

总成本节约 50%


总工时减少 80%

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Axial III 工作原理

Axial III是由三个阳极、三个阴极组成的等离子喷枪,其送粉方式是轴向送粉。喷枪所产生的三条等离子焰将通过集束器被汇流形成一条束流,粉末通过送粉管直接从轴向位置被送入汇流点中,通过喷嘴加热加速并达到基材。

集束后等离子焰的焰流形貌与特殊设计的喷嘴配合,使得粉末可以顺利地通过喷嘴  而不与喷嘴直接接触。粉末速度显著高于常规的等离子喷涂设备,并可达到常规超音速火焰的粒子速度水平。

Axial-III轴向送粉等离子喷涂优势来源

等离子喷涂涂层的工业应用已经有长达40多年的历史。 传统的等离子喷涂的致命弱点是不得不将粉末原料从径向送入等离子焰。 但是由于市场上可以买得到的粉末实际上都有一定的粒度分布,它们的粒子直径只是控制在一个范围内。这样,大一些的粒子将会有一种穿过等离子焰的趋势,而小一些或轻一些的粒子则不能全部进入等离子焰或被蒸发掉了。 因此,径向送粉工艺的结果是大约一半的喷涂粉末没有机会附着在基材表面上,造成巨大的浪费损失。

Mettech公司开发的轴向送粉系统解决了这一难题。 通过这种轴向送粉系统,使得粉末粒子全部进入到等离子焰中,而且大部分粉末(最高可达95%)都能充分熔化并附着到基材上。 这不仅能生成更均匀、更致密、更纯净的涂层,而且工艺的经济性也得到显著的提高。

 Axial III非常适用于生产各种显微结构的热障涂层。而且其性能参数可控,可以喷涂出不同致密度的涂层,既可喷涂极其致密的涂层也可以得到不同孔隙率的垂直显微裂纹涂层。

Axial III喷枪与常规径向外送粉喷枪的两个最大不同点是:Axial III喷枪是轴向送粉和喷涂的粒子速度更高。

由于粉末直接被送入等离子焰,粒子从焰流的中心部位进入,迅速得到加热加速,并通过喷嘴。这时,所有粒子的飞行方向大都是线性的,等离子焰流对其飞行轨迹的影响极小。其粒子速度相对于常规外送而言更高(最高可达400m/s)。整个喷束形成对称的流体形貌,其喷束及喷涂落斑相对于径向外送粉而言更小,也更集中,这一点在喷涂小工件时体现的尤为明显,可实现更高的粉末利用率。粒子因直接进入等离子焰,因此外界氧对它的影响相对更小,粒子受热均匀,涂层应力相对更低。这种送粉方式可以得到极高的沉积效率(最高可达95%)和送粉速度。

通过轴向送粉,所有的粉末可以直接进入等离子焰中。在速度测量时发现,小的粒子的飞行速度要高于大的粒子。高速飞行的小粒子在等离子焰中的停留时间更短,这样则可以减少这

些小粒子过热的情况出现。粉末粒子的“表面质量比”起了主要的作用。从上图中我们可以看到Axail III喷枪的喷束非常集中,粒子的飞行方向也以线性为主。 

而对于径向外送粉方式,要确保粉末进入等离子中心温度最高的部位,对粉末的注入角度和注入条件则必须十分严格。如果注入调整不正确,则会导致涂层质量和沉积效率的下降。在径向外送粉方式中,粉末粒子的惯性会使得较大的粒子有穿过焰流的趋势,而较小的粒子又有被反弹出焰流或被蒸发掉的趋势。这将降低喷涂的一致性和可重复生产性。

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