ขอบเขตการใช้งานของเทคโนโลยีสเปรย์ระบายความร้อน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการพ่นความร้อนได้พัฒนาจากกระบวนการหยาบที่ค่อนข้างยากต่อการควบคุม มาเป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำมากขึ้น ซึ่งกระบวนการนี้ได้รับการปรับแต่งให้คำนึงถึงคุณสมบัติของทั้งวัสดุที่เคลือบและการเคลือบที่ต้องการ

เทคโนโลยีการพ่นความร้อนกำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องและมีการใช้งานใหม่ ๆ สำหรับวัสดุและโครงสร้างการเคลือบที่พ่นด้วยความร้อน มาเรียนรู้ขอบเขตการใช้งานหลักของเทคโนโลยีสเปรย์ระบายความร้อนกันเถอะ

1. การบิน

เทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการบิน เช่น การพ่นสารเคลือบกันความร้อน (ชั้นพันธะ + ชั้นผิวเซรามิก) บนใบพัดของเครื่องยนต์เครื่องบิน การพ่นด้วยพลาสมา การพ่นชั้นพันธะด้วยเปลวไฟเหนือเสียง เช่น NiCoCrAlY และ CoNiCrAlY และชั้นพื้นผิวเซรามิก เช่น ออกไซด์ 8% Y0-ZrO(YSZ) (ที่มีออกไซด์ของธาตุหายาก) การเติมสารกระตุ้น YSZ เช่น TiO+YSZ, YSZ+ A10 หรือ นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาออกไซด์ที่มีส่วนประกอบของแลนทานัมเซอร์โคเนตเป็นธาตุหายาก เช่น La(ZoCe)024 เพื่อเป็นสารเคลือบป้องกันความร้อนในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์จรวด5 แกนใบพัดหลักของเฮลิคอปเตอร์สำหรับการปฏิบัติการทางทหารในพื้นที่ทะเลทรายถูกทรายกัดเซาะได้ง่าย การใช้ HVOF และการฉีดพ่นสารระเบิดของ WC12Co สามารถปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอได้ HVOF พ่นสารเคลือบ Al-SiC บนพื้นผิวโลหะผสมแมกนีเซียมสำหรับการบิน ซึ่งสามารถปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอ

2. อุตสาหกรรมเหล็กและน้ำมัน

อุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าเป็นสาขาที่สำคัญของการฉีดพ่นด้วยความร้อน และเป็นอุตสาหกรรมที่ใหญ่เป็นอันดับสองของจีนรองจากการใช้สเปรย์ระบายความร้อนในอุตสาหกรรมการบิน ในปี 2552 ผลผลิตเหล็กดิบของจีนคิดเป็น 47% ของผลผลิตเหล็กดิบของโลก เป็นประเทศเหล็กที่แท้จริง แต่ไม่ใช่โรงไฟฟ้าเหล็ก เหล็กคุณภาพสูงบางประเภทยังคงต้องนำเข้าในปริมาณมาก เหตุผลที่สำคัญประการหนึ่งคือการฉีดพ่นด้วยความร้อนของจีนใช้ในอุตสาหกรรมเหล็กน้อยลง เช่น tuyere ของเตาหลอม, ลูกกลิ้งเตาหลอมอุณหภูมิสูง, ลูกกลิ้งลำเลียงแผ่นร้อน, ลูกกลิ้งรองรับ, ลูกกลิ้งยืด, ลูกกลิ้งยกสังกะสี, ลูกกลิ้งจม ฯลฯ การใช้การพ่นเคลือบด้วยความร้อนบนส่วนประกอบเหล่านี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและ ลดต้นทุน ปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ และผลประโยชน์ที่มีนัยสำคัญ 19-0

ในการประชุม ITSC ปี 2554 Namba ผู้เชี่ยวชาญชาวญี่ปุ่นได้ตรวจสอบสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับการใช้การพ่นด้วยความร้อนในอุตสาหกรรมเหล็กทั่วโลก ผลการสำรวจแสดงให้เห็นว่าตั้งแต่ปี 1990 ถึง 2009 สิทธิบัตรของญี่ปุ่นคิดเป็น 39% สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาคิดเป็น 22% สิทธิบัตรของยุโรปคิดเป็น 17% สิทธิบัตรของจีนคิดเป็น 9% สิทธิบัตรของเกาหลีคิดเป็น 6% สิทธิบัตรของรัสเซียคิดเป็น 3 % สิทธิบัตรของบราซิลคิดเป็น 3% และสิทธิบัตรของอินเดียคิดเป็น 1% เมื่อเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น ญี่ปุ่น ยุโรป และสหรัฐอเมริกา การประยุกต์ใช้การพ่นด้วยความร้อนในอุตสาหกรรมเหล็กกล้าในจีนมีน้อยกว่า และพื้นที่ในการพัฒนาก็กว้างขวาง

รายงานโดยละเอียดที่เกี่ยวข้องกับการประชุมยังรวมถึงผง NiCrAlY และ YO เป็นวัตถุดิบ ผงสเปรย์ NiCrAlY-Y0 เตรียมโดยวิธีเผาผนึกและการผสมแบบเกาะกลุ่ม และเตรียมสารเคลือบผิวด้วยปืนฉีด HVOFDJ2700 จำลองการป้องกันการก่อตัวของม้วนเตาหลอมในอุตสาหกรรมเหล็ก ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเคลือบผงที่เตรียมโดยวิธีการซินเตอร์แบบจับตัวเป็นก้อนมีความต้านทานต่อการสะสมของแมงกานีสออกไซด์ที่ดีเยี่ยม แต่ต้านทานการสะสมของเหล็กออกไซด์ได้ไม่ดี สารเคลือบที่เตรียมจากแป้งผสม.

เทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในก๊าซ ท่อส่งน้ำมัน และพื้นผิวของเกทวาล์วโดยฉีดพ่นสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนและทนต่อการสึกหรอ ซึ่งส่วนใหญ่เป็น HVOF ที่ฉีดพ่นสารเคลือบ WC10Co4Cr

3. พลังงานใหม่ อุปกรณ์ใหม่ และกังหันแก๊ส

เซลล์เชื้อเพลิงแข็ง (SOFCs) ได้รับการออกแบบในทิศทางของแผ่นเรียบและแผ่นบาง รวมทั้งแอโนด อิเล็กโทรไลต์ แคโทดและชั้นป้องกัน ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการออกแบบวัสดุและการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงแข็งได้ครบกำหนดแล้ว และปัญหาหลักคือปัญหาการเตรียมการ เทคโนโลยีการฉีดพ่นด้วยความร้อน (การฉีดพ่นด้วยพลาสมาแรงดันต่ำ, การฉีดพ่นด้วยพลาสมาสุญญากาศ) กลายเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมสูงสุด การประยุกต์ใช้การพ่นด้วยความร้อนบน SOFC ที่ประสบความสำเร็จเป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนในพลังงานใหม่ล่าสุด และยังส่งเสริมการพัฒนาวัสดุพ่นที่เกี่ยวข้องอีกด้วย ตัวอย่างเช่น วัสดุสเปรย์ LaSrMnO (LSM) ที่พ่นด้วยพลาสมา บริษัท HC.Starck ของเยอรมันได้เริ่มผลิตและจำหน่ายวัสดุนี้และวัสดุที่เกี่ยวข้องแล้ว นักวิจัยยังใช้การพ่นพลาสมาในเฟสของเหลวเพื่อเตรียมวัสดุอิเล็กโทรด LiFePO สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รายงานการวิจัยที่เกี่ยวข้อง

การพัฒนาเทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนนั้นแยกออกจากการอัพเดทอุปกรณ์ไม่ได้ การประชุมการฉีดพ่นด้วยความร้อนระดับนานาชาติทุกครั้งจะมีรายงานเกี่ยวกับอุปกรณ์ใหม่ที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากการออกแบบที่อุณหภูมิต่ำและความเร็วสูง ปืนฉีดพ่น K2 สำหรับการพ่น GTV HVOF สามารถพ่นเคลือบโลหะ เช่น การเคลือบ Cu และปริมาณออกซิเจนในการเคลือบเพียง 0.04% ซึ่งเทียบได้กับการพ่นเย็น การใช้ระบบฉีดพ่น HVOF แรงดันสูง ความดันห้องเผาไหม้สามารถเข้าถึง 1 ~ 3MPa และการไหลของเปลวไฟที่อุณหภูมิต่ำและความเร็วสูง การฉีดพ่นผงสแตนเลส 316L ประสิทธิภาพการสะสมสามารถเข้าถึง 90%

ใบพัดกังหันก๊าซอุตสาหกรรมได้เริ่มใช้การเคลือบป้องกันความร้อนแบบพ่นด้วยพลาสมา เช่น ระบบการเคลือบ YSZ, LazZrzO, SmzZrzO, GdzZr20 ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในต่างประเทศและปัจจุบันเป็นสาขาการวิจัยที่ได้รับความนิยมในประเทศจีน

4. ความต้านทานการสึกหรอทางกล

เทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนเป็นส่วนสำคัญของการประชุมการพ่นด้วยความร้อนระดับนานาชาติในด้านการต้านทานการสึกหรอเสมอ เนื่องจากพื้นผิวชิ้นงานเกือบทั้งหมดมีการสึกหรอ และการเสริมความแข็งแรงและการซ่อมแซมพื้นผิวเป็นแนวโน้มของการพัฒนาเทคโนโลยีในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยเทคโนโลยีที่มี การใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมที่ทนต่อการสึกหรอ และยังส่งเสริมการพัฒนาวัสดุป้องกันการสึกหรอแบบสเปรย์ความร้อน การเคลือบป้องกันการสึกหรอที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ การเชื่อมแบบพ่น (การพ่นไฟ + การหลอมซ้ำ) โลหะผสม NiCrBSi ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายและศึกษาในด้านความทนทานต่อการสึกหรอ เช่น การพ่น HVOF การเคลือบ FeCrNBC การอาร์กการพ่น NiCrBSi หลังจากการหลอมซ้ำ การวิจัย เกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคและความทนทานต่อการสึกหรอ ฯลฯ การฉีดพ่น HVOF การเคลือบผิวด้วยทังสเตนคาร์ไบด์แบบฉีดพ่นเย็น และการเคลือบผิวด้วยโครเมียมคาร์ไบด์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายและได้รับการวิจัยในด้านความทนทานต่อการสึกหรอ ผงสเปรย์ที่ใช้ทังสเตนคาร์ไบด์ในอุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์ของจีนพึ่งพาการนำเข้า เช่น เครื่องบิน การพ่นโครงที่ตกลงมา ลูกกลิ้งจม ลูกกลิ้งลูกฟูก เป็นต้น ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการฉีดพ่นแบบเย็นและการฉีดพ่นแบบอุ่นเพื่อเตรียมการเคลือบที่ใช้ทังสเตนคาร์ไบด์ นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดใหม่สำหรับผงพ่นที่ทำจากทังสเตนคาร์ไบด์ เช่น ข้อกำหนดขนาดอนุภาคของผงคือ -20um+5um

5. โครงสร้างนาโนและวัสดุใหม่

การเคลือบโครงสร้างนาโน ผง และวัสดุใหม่ๆ ได้รับความสนใจจากการวิจัยระดับนานาชาติในช่วงหลายปีที่ผ่านมา การเคลือบ WC12Co ที่มีโครงสร้างระดับนาโนเตรียมโดยการฉีดพ่นด้วย HVOF ขนาดอนุภาคของผงพ่นคือ -10μm+2μm และขนาดเกรน WC คือ 400nm บริษัท DURUM ของเยอรมันมีการผลิตเชิงอุตสาหกรรม Me lenvk ศึกษาผง WC10Co4Cr ที่เตรียมโดยใช้ทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีขนาดเกรนต่างกันเป็นวัตถุดิบ เช่น ขนาดเกรน WC>12um (โครงสร้างทั่วไป) ขนาดเกรน WC 0.2~0.4um (โครงสร้างเกรนละเอียด) ขนาดเกรน WC ~0.2um (โครงสร้างเกรนละเอียดพิเศษ); ขนาดเกรน WC

12um (โครงสร้างทั่วไป) ขนาดเกรน WC 0.2~0.4um (โครงสร้างเกรนละเอียด) ขนาดเกรน WC ~0.2um (โครงสร้างเกรนละเอียดพิเศษ); ขนาดเกรน WC

6. ชีวการแพทย์และการพิมพ์กระดาษ

เทคโนโลยีสเปรย์ความร้อนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอุตสาหกรรมการแพทย์ เช่น พลาสมาสุญญากาศ, HVOF พ่น Ti, ไฮดรอกซีอะพาไทต์ และไฮดรอกซีอะพาไทต์ + Ti การเคลือบที่ใช้ในอุตสาหกรรมการแพทย์ (ทันตกรรม ศัลยกรรมกระดูก) การฉีดพ่น TiO2-Ag ที่ทำให้เกิดการระเบิด เช่น การสะสมตัวบนคอยล์เครื่องปรับอากาศ Cu สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและรักษาความสะอาดได้