¿Qué es la tecnología de pulverización térmica?

La tecnología de pulverización térmica se define en la norma nacional GB/T18719-2002 "Terminología y clasificación de la pulverización térmica": La tecnología de pulverización térmica es un método que utiliza una fuente de calor para calentar el material de pulverización hasta un estado fundido o semifundido, y lo pulveriza y deposita a una velocidad determinada sobre la superficie del sustrato pretratado para formar un revestimiento. La tecnología de pulverización térmica crea una superficie de trabajo especial en la superficie de los materiales ordinarios para lograr una serie de funciones como resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, reducción de la fricción, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación, aislamiento térmico, aislamiento, conductividad y protección contra la radiación de microondas, de modo que pueda ahorrar materiales y energía. Llamamos a la superficie de trabajo especial un revestimiento, y el método de trabajo para realizar el revestimiento se llama pulverización térmica. La tecnología de pulverización térmica es uno de los componentes importantes de la tecnología de proceso de superficie, y representa aproximadamente un tercio de la tecnología de ingeniería de superficies.

I. Ventajas

1. El equipo es ligero y se puede montar en el lugar.
2. El proceso es flexible y los procedimientos operativos son pocos. Se puede reparar rápidamente y el tiempo de procesamiento se reduce.
3. Tiene una fuerte adaptabilidad y generalmente no está limitado por el tamaño de la pieza de trabajo y el sitio.
4. Se puede controlar el espesor del recubrimiento.
5. Además de la soldadura por pulverización, la temperatura de calentamiento del sustrato es baja, la deformación de la pieza de trabajo es pequeña y la estructura cristalina y los cambios de rendimiento también son pequeños.
6. Es adecuado para piezas de diversos materiales base y puede preparar diversos recubrimientos protectores y recubrimientos funcionales en la superficie de casi todos los materiales sólidos.

II.Características

Del análisis del principio y proceso de la tecnología de pulverización térmica, la tecnología de pulverización térmica tiene las siguientes características:

1. Dado que el rango de temperatura de la fuente de calor es muy amplio, los materiales de recubrimiento que se pueden rociar incluyen casi todos los materiales de ingeniería sólidos, como metales, aleaciones, cerámicas, metalocerámicas, plásticos y compuestos compuestos por ellos. Por lo tanto, se puede dar al sustrato una superficie con varias funciones (como resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación, aislamiento, aislamiento térmico, biocompatibilidad, absorción de infrarrojos, etc.).
2. Durante el proceso de pulverización, el grado de calentamiento de la superficie del sustrato es pequeño y controlable, por lo que se puede pulverizar sobre diversos materiales (como metal, cerámica, vidrio, tela, papel, plástico, etc.) y casi no tiene efecto sobre la organización y el rendimiento del sustrato, y la deformación de la pieza de trabajo también es pequeña.
3. El equipo es sencillo y flexible de utilizar. Puede pulverizar grandes áreas de componentes grandes o en áreas designadas; puede pulverizar en interiores de la fábrica o en exteriores.
4. La operación de pulverización tiene menos procedimientos, menor tiempo de construcción, alta eficiencia y economía. Con la mejora de los requisitos de aplicación de la pulverización térmica y la expansión de los campos, especialmente el progreso de la tecnología de pulverización en sí, como el equipo de pulverización cada vez más sofisticado y de alta energía, la creciente variedad de materiales de recubrimiento y la mejora gradual del rendimiento, la tecnología de pulverización térmica ha logrado un rápido desarrollo en la última década. No solo se ha expandido enormemente el campo de aplicación, sino que la tecnología también se ha desarrollado desde la preparación temprana de recubrimientos protectores generales hasta la preparación de varios recubrimientos funcionales; desde el mantenimiento de una sola pieza de trabajo hasta la fabricación de una gran cantidad de productos; desde una sola preparación de recubrimiento hasta una ingeniería de sistema de pulverización que incluye análisis de fallas de productos, pretratamiento de superficies, investigación y desarrollo de materiales y equipos de recubrimiento, selección, diseño de sistemas de recubrimiento y posprocesamiento de recubrimiento; se ha convertido en una disciplina muy activa en el campo de la ciencia de superficies de materiales. Y en la industria moderna, se han formado gradualmente tecnologías de procesamiento de materiales independientes como fundición, forja, soldadura y tratamiento térmico. Se ha convertido en un proceso importante para el sector industrial que permite ahorrar materiales preciosos, ahorrar energía, mejorar la calidad de los productos, prolongar su vida útil, reducir los costos y mejorar la eficiencia del trabajo. Su uso se ha extendido cada vez más en diversos campos de la economía nacional.

III. Ventajas técnicas

1. Puede combinar orgánicamente la tenacidad y el fácil procesamiento de los materiales metálicos con la resistencia a altas temperaturas, la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de los materiales cerámicos.
2. Mediante una selección racional de materiales de recubrimiento y procesos de pulverización adecuados, se pueden obtener recubrimientos de refuerzo de superficies con diversas funciones.
3. No limitado por el sustrato: El material del sustrato utilizado para la proyección térmica puede ser material inorgánico como metal, cerámica, cemento, materiales refractarios, piedra, yeso o material orgánico como plástico, caucho, madera, papel, etc.
4. No está limitado por el tamaño de la pieza de trabajo ni por el sitio de construcción.
5. La velocidad de deposición del recubrimiento es rápida, el espesor es controlable y el proceso es simple.
6. El revestimiento cerámico tiene buena procesabilidad y se puede volver a rociar después de sufrir daños.

IV. Tendencia de desarrollo

La tecnología de pulverización térmica se ha promovido y aplicado ampliamente en China. Las tendencias y características de desarrollo en los últimos años son:

⑴La tecnología de protección a largo plazo de áreas grandes se ha utilizado ampliamente

En los últimos años, se ha desarrollado rápidamente la pulverización de aluminio, zinc y sus aleaciones en lugar del método de pintura tradicional para estructuras de acero expuestas a la atmósfera exterior durante mucho tiempo, y la implementación de protección catódica para la protección contra la corrosión atmosférica a largo plazo. En proyectos de gran envergadura, como torres de televisión, puentes, instalaciones de carreteras, compuertas, torres de microondas, torres de transmisión de alto voltaje, soportes de cables subterráneos, boyas de navegación, pozos, etc., se utiliza la pulverización de aluminio, zinc y sus aleaciones para la protección contra la corrosión. En China, hay docenas de plantas de pulverización profesionales dedicadas a este trabajo, y el área de pulverización alcanza más de varios millones de metros cuadrados cada año. Esta tecnología no solo se ha promovido y aplicado ampliamente en China, sino que también se ha promovido y aplicado bien en proyectos de ayuda exterior.

⑵ Reparación y fortalecimiento de equipos de gran escala y localización de piezas importadas

Reparación y fortalecimiento de equipos de gran escala y localización de piezas importadas En los últimos años, ha habido muchos ejemplos de aplicaciones exitosas a este respecto, tales como: laminador de 1,7 metros, rotor de ventilador de alta velocidad, émbolo de extrusora grande, engranaje grande, boquilla de moldeo por extrusión de electrodos, cigüeñal de automóvil de alta potencia, etc. La implementación de estos trabajos, en primer lugar, resuelve las necesidades urgentes de producción; en segundo lugar, ahorra una gran cantidad de divisas.

⑶ Aplicación de la tecnología de pulverización por llama supersónica Con el desarrollo y la mejora de la tecnología de pulverización térmica de China, los requisitos de calidad para los recubrimientos por pulverización son cada vez más altos. En los últimos años, el método de gas de alta velocidad (HVAF) desarrollado en los Estados Unidos y otros países es un nuevo proceso para preparar recubrimientos de alta calidad. Dado que el método de pulverización por llama supersónica tiene muchas ventajas, China ha introducido sucesivamente casi una docena de equipos del extranjero, que desempeñan un papel importante en varios sectores industriales.

⑷Se aplica además la tecnología de pulverización de deflagración de gas.

Esta tecnología de pulverización es superior a otros métodos de pulverización en algunos campos porque la velocidad de vuelo de las partículas puede alcanzar más de 800 m/s, la fuerza de unión entre el revestimiento y el sustrato puede alcanzar más de 100 MPa y la porosidad es <1%. Se han instalado más de 10 unidades en China.

⑸La tecnología de pulverización de polvo plástico con llama de oxiacetileno se ha desarrollado rápidamente

Como se mencionó anteriormente, en los últimos años, ha habido muchos fabricantes nacionales de equipos de pulverización de polvo plástico con llama de oxiacetileno. El uso de esta tecnología de proceso se ha aplicado bien en tanques de almacenamiento de productos químicos, tuberías, bastidores de máquinas de lodo de la industria cerámica, rodillos guía de telas de la industria de la impresión y el teñido, ruedas de soporte de hierro fundido de la cinta transportadora de la industria del carbón, equipos de inyección de la industria petrolera y decoración de superficies, lo que compensa las deficiencias de la pulverización electrostática. Ha abierto un nuevo camino para la aplicación de recubrimientos plásticos.

⑹ La tecnología de pulverización térmica se aplica en la ingeniería anticorrosión química.

La corrosión es una de las principales causas de fallo de las piezas mecánicas debido a la acción química o electroquímica del medio circundante. No solo provoca la pérdida de una gran cantidad de materiales metálicos, sino que también la pérdida de suspensión de producción provocada por ella es más difícil de estimar, por lo que la gente presta especial atención al trabajo químico anticorrosión. Los recubrimientos por pulverización térmica se utilizan en medios corrosivos, especialmente en medios de corrosión fuerte. La principal razón por la que no han podido abrirse paso antes es que el agente de sellado no se ha disuelto. Como todos sabemos, hay poros en el recubrimiento por pulverización. Si los poros no están sellados, varios ácidos, álcalis y medios orgánicos penetrarán en los poros, provocando que el recubrimiento se caiga y afectando el efecto anticorrosión. De acuerdo con los requisitos de la ingeniería anticorrosión, China ha desarrollado recientemente con éxito docenas de tipos de agentes de sellado, como el tipo poliéster, el tipo polímero orgánico, el tipo resina, el tipo plástico, el tipo adhesivo, etc., que son adecuados para el entorno corrosivo de ácido, álcali, sal y materia orgánica, y la temperatura de uso es de 80 ~ 350 ℃. Recubrimiento cerámico, recubrimiento de óxido o recubrimiento de metal o aleación, según diferentes medios, se selecciona el agente de sellado apropiado, que se ha utilizado en muchos medios corrosivos químicos con buenos resultados. Esta serie de agentes de sellado ha sido patentada y ganó el Premio Nacional de Invención. La investigación exitosa de estos agentes de sellado ha logrado nuevos avances en la aplicación de la tecnología de pulverización térmica en la ingeniería de protección contra la corrosión química.

⑺Se empieza a aplicar la tecnología de refusión láser

La refusión por inducción de alta frecuencia y la refusión por inducción al vacío solo se aplican dentro de un rango determinado. La tecnología de refusión por láser se ha probado en un área pequeña en los últimos años y no se ha utilizado ampliamente. Recientemente, la Universidad de Tsinghua ha utilizado la tecnología de refusión por láser en la producción de válvulas, y la Segunda Fábrica de Maquinaria Textil de Shanghai ha aplicado la tecnología de refusión por láser en la maquinaria textil.

⑻También se ha aplicado en la decoración de edificios y en la salud médica.

La tecnología de pulverización térmica también se ha aplicado en la decoración de edificios y la salud médica. En los últimos años, Sichuan, Shanghai, Shenyang, Yunnan y otros lugares han adoptado la tecnología de pulverización térmica para rociar diversas estatuas, adornos, grandes superficies de paredes, etc., y han obtenido buenos resultados. Por ejemplo, el gran mural del pavo real abriendo su cola en el Centro Comercial Internacional de Shenyang utiliza tecnología de pulverización térmica. Con el desarrollo y la mejora de la tecnología de pulverización térmica, esta tecnología ha penetrado en otros campos. Por ejemplo, en el campo biológico, se utilizan métodos de pulverización térmica para fabricar huesos artificiales. Se han utilizado más de 200 casos clínicos en China, y el efecto es muy bueno. Además, también se han aplicado inicialmente dientes artificiales fabricados mediante métodos de pulverización térmica.

VI. Método de clasificación de la proyección térmica

Como nuevo tipo de tecnología de ingeniería práctica, no existe un método de clasificación estándar. Generalmente se clasifica según el tipo de fuente de calor, la forma del material de pulverización y la función del revestimiento. Por ejemplo, según la función del revestimiento, se puede dividir en revestimientos resistentes a la corrosión, resistentes al desgaste, aislantes del calor y otros. Según el método de calentamiento y unión, se puede dividir en pulverización y fusión por pulverización: la primera es que el cuerpo no se funde, y el revestimiento y el sustrato forman una unión mecánica; la segunda es que el revestimiento se recalienta y se vuelve a fundir, y el revestimiento y el sustrato se disuelven y difunden mutuamente para formar una unión metalúrgica.

Un método de clasificación que se utiliza más comúnmente es clasificar según el tipo de fuente de calor para calentar el material a pulverizar, que se puede dividir en:

① Tipo de llama, incluida la pulverización de llama, la pulverización de explosión y la pulverización supersónica;

② Tipo de arco, incluida la pulverización por arco y la pulverización por plasma;

③ Método de calentamiento eléctrico, que incluye pulverización por explosión eléctrica, pulverización por calentamiento por inducción y pulverización por descarga de condensador;

④ Tipo de láser: pulverización láser