1、超音速噴涂原理
電弧噴涂的原理是用兩根連續(xù)送入的金屬絲作為自耗電極，在它們的末端產(chǎn)生電弧作為熱源，利用壓縮空氣將熔融絲霧化，以超音速噴射到工件上，形成一個(gè)一種用于高結(jié)合強(qiáng)度、低孔隙率和低表面粗糙度涂層的熱噴涂方法。其工作原理與普通電弧噴涂（亞音速霧化）相同，超音速電弧噴涂是一種連續(xù)的熔化-霧化-沉積過程。但是，在霧化方式上，超音速電弧噴涂與普通電弧噴涂有著根本的區(qū)別，即超音速電弧噴涂采用的是超音速霧化。其優(yōu)點(diǎn)是：霧化效果好，霧化后顆粒細(xì)小均勻，速度快，有利于獲得高質(zhì)量的涂層。超音速電弧噴涂采用拉瓦爾噴嘴，將氣流速度從亞音速提高到超音速，加強(qiáng)了氣流對(duì)顆粒的加速作用，從而提高了顆粒速度。粒子速度對(duì)涂層的性能有很大影響。粒子速度高時(shí)，粒子沉積時(shí)對(duì)基體的沖擊作用強(qiáng)，粒子變形充分。有利于顆粒與基材、顆粒與顆粒的結(jié)合，從而提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度和內(nèi)聚強(qiáng)度；粒子速度高，粒子在沉積前在空氣中的飛行時(shí)間短，飛行過程中產(chǎn)生的氧化物較少。有利于顆粒的結(jié)合，從而提高涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度，降低涂層的孔隙率。粒子速度越高，越有利于獲得高質(zhì)量的涂層。
隨著熱噴涂設(shè)備的升級(jí)，粒子速度不斷提高，涂層質(zhì)量也在不斷提高。超音速霧化降低了涂層的粒徑和粗糙度。粗糙度是涂層的重要性能指標(biāo)，取決于霧化后的粒徑。超音速霧化加強(qiáng)了氣流對(duì)焊絲末端熔化金屬的作用，霧化顆粒細(xì)小均勻，大大降低了鍍層的粗糙度。同時(shí)，粒徑的減小也減少了顆粒壓扁過程中的飛濺，有利于降低涂層的孔隙率。超音速霧化是超音速噴涂的起點(diǎn)，是它與普通電弧噴涂的根本區(qū)別。超音速電弧噴涂設(shè)備包括電源、噴槍、送絲機(jī)構(gòu)及其附件。關(guān)鍵設(shè)備是超音速噴涂。我司采用進(jìn)口噴嘴，噴涂電流穩(wěn)定，在保證線材霧化效果和涂層質(zhì)量的前提下，可達(dá)到每天20平方米的噴涂面積。電弧噴涂時(shí)，電弧區(qū)溫度高達(dá)5000-6000℃，噴嘴采用空冷方式冷卻。
二、超音速噴涂的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
超音速噴涂與普通火焰噴涂相比，有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
1、熱效率高?；鹧鎳娡慨a(chǎn)生的大部分熱量散失到大氣和冷卻系統(tǒng)中了，熱能的利用率僅為8－15%。而電弧噴涂是直接用電能轉(zhuǎn)化為熱能來熔化絲材，熱能利用率高達(dá)70－80%。
2、生產(chǎn)效率高。電弧噴涂的生產(chǎn)效率高，表現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)噴涂的金屬絲材多。一般情況下，其生產(chǎn)效率是火焰噴涂的8倍以上。
3、操作簡(jiǎn)單，安全可靠。電弧噴涂設(shè)備沒有復(fù)雜的操縱機(jī)構(gòu)，只要把工作電流、電壓根據(jù)噴涂材料的不同選在規(guī)定范圍內(nèi)，均可保證噴涂質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)僅使用電能和壓縮空氣，不用氧氣和乙炔等易燃?xì)怏w，安全可靠。
4、涂層結(jié)合強(qiáng)度高。電弧噴涂可在不提高工作溫度，不使用貴重金屬的條件下獲得較高的結(jié)合強(qiáng)度，一般可達(dá)20MPa,是火焰噴涂涂層強(qiáng)度的2.5倍。而超音速電弧噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)60MPa，與等離子的質(zhì)量接近。
5、涂層孔隙率低。涂層表面的孔隙率普遍低于1%，提高了涂層的耐磨耐蝕性能。 由于超音速電弧噴涂具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此在材料防腐、耐磨，修舊利廢以及電力生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
超音速電弧噴涂的研制和應(yīng)有成功，說明該技術(shù)具有高度的先進(jìn)性和科學(xué)性。具體表現(xiàn)如下：
1、應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)以及拉伐爾噴嘴等手段，成功研制出超音速電弧噴槍，大幅度提高粒子速度，測(cè)得的粒子速度超過了當(dāng)前國內(nèi)外電弧噴涂粒子速度，其中鋁離子最大速度為385.7m/s。
2、設(shè)計(jì)的超音速電弧噴涂電源，起弧可靠，還有拉伐爾噴嘴對(duì)氣流的加速作用，拉長(zhǎng)了電弧并能保持電弧穩(wěn)定，有效提高了絲材粒子的霧化效果和涂層的致密度、結(jié)合強(qiáng)度。
3、噴槍采用氣冷式，解決了金屬粒子與噴嘴內(nèi)壁的粘接難題，提高了氣流的質(zhì)量，致使粒子的速度和涂層質(zhì)量都得到提高。
4、該技術(shù)具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。超音速電弧噴涂技術(shù)在當(dāng)前電弧噴涂領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平。
