通过原位干冰处理 - 冷却和清洁提高等离子喷涂氧化铬涂层的质量-行业动态
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019/09/19 1:51:38 * 浏览: 2
作为一种工艺技术，热喷涂仍在不断发展，新型和现有材料正在喷涂新一代喷枪，并提供优化的参数，使涂层具有更长的使用寿命和更高的性能。就喷雾条件而言，简单地改变喷雾条件以实现更高或更低的温度和更高的速度是有限的。有时，所需的涂层特性需要相互矛盾的设置导致折衷，因此需要引入辅助系统以将更多自由度纳入过程优化[54]。用于预处理和后处理的一组辅助系统包括用于预热，表面清洁和重熔的火炬和激光器。用火炬预热是通常的做法，以从基板表面蒸发冷凝物和杂质，以改善涂层的附着力。 [2]这可以在喷涂之前用喷枪完成，或者在喷涂时用辅助喷枪完成，激光可以达到相同的效果，就像图19所示的HeatCool 174，过程[54]。激光还可用于层沉积以连续地重新熔化涂层。图19：在等离子喷涂期间使用HeatCool 174进行预热和冷却的过程设置。另一组将成为本章的主要焦点的是冷却系统，一种基于压缩空气，液氮和二氧化碳的系统。压缩空气特别适用于高功率喷射系统，例如等离子体和HVOF，因为它们对组件产生显着的热应变。如果不使用空气冷却，有时需要冷却和静置，导致生产率降低[3]。冷却系统有两个主要功能：温度控制和除尘和过喷。 [2]然而，压缩空气的能力是有限的，现代高功率喷雾系统是不够的。使用低温氮气或二氧化碳可以实现更有效的冷却[55]。由于大多数研究涉及使用标准空气冷却作为参考的单一方法，因此对各种冷却系统的比较研究不多。该行业中可用的系统也具有不同的设计，并且新模型比先前研究的更复杂和有效。但是，根据冷却材料的性质，可以分别进行一些基本评估。比热容，相变焓和温度都会影响系统的冷却潜力。表2列出了其中一些属性。表2：冷却介质的热力学性质[56] [57]。 N2值对应于蒸发和液相。 CO2值对应于升华和固相。 GasVaporizationorsublimationtemperature（°C）Vaporizationorsublimationenthalpy（kJ / kg）Specificheatcapacitycpofliquidorsolid（kJ / kg * K）Specificheatcapacitycpofgas（kJ / kg * K）Air --- 1,005N2-195,8198,62,061,039CO2-78,45730,5190,845当压缩为As时空气离开喷嘴并膨胀，稍微冷却，但仍接近室温，与其他冷却介质相比仍然相对温暖。镍可以在低于其蒸发温度-195.8℃的温度下以其液态使用。二氧化碳在高压容器中作为液体供应，但在大气压下不存在于液相中，而是在其膨胀和冷却时直接从气态沉积到固体中。固体二氧化碳，也称为干冰，在-78.4℃下升华。尽管液氮比干冰明显更冷，但二氧化碳的升华焓（573kJ / kg）显着高于氮的蒸发焓（198.6kJ / kg）。还应注意，相变焓比比热容高出一百多个数量级，这表明相变焓是低温系统冷却效率的主要因素。理论上，固体干冰在热表面升华，具有更好的冷却能力，因为它比液氮吸收更多的热量。计算由1kg液氮，干冰和从其初始温度加热至100℃的空气吸收的热能。压缩空气的起始温度选择为11°C [55]。在冷却过程中，液态氮和干冰在接触前开始蒸发和升华，因此推测接触时的温度是close到相应的相变温度。基于这些计算，压缩空气的总制冷量为89kJ / kg，液氮为506kJ / kg，干冰为722kJ / kg。如果低温冷却介质在接触时处于气态，则二氧化碳的冷却能力仅为150kJ / kg，氮的冷却能力仅为307kJ / kg。还存在与液氮有关的问题，Leiden Frost效应。当液体与温度显着高于液体沸点的表面接触时，由快速蒸发的液体形成绝缘气垫。这是一种常见现象，例如，在金属的水淬火中。蒸汽绝缘层将热表面与冷却剂隔离，防止直接接触并降低热传递速率。最后，当与热表面接触时，液氮的冷却能力没有得到充分利用。在热表面上影响和升华的干冰颗粒不会面临同样的限制。表3：研究的冷却介质和测试参数。 NozzlePressureInternalNozzleexitBondcoatingTopcoatingCooling [平方毫米] [巴] T [℃] T [℃] T [℃] T [℃] Nocooling ---- 200330Aircooling5highflowrate12,5 * 2（60立方米/小时）* 1111120170Cryogenic2 * 22020-7480180CO22,5 260-20-74pstyle =”文本对齐：理由
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