冷喷涂

（9）冷喷涂技术及其历史•冷喷涂（CS：ColdSpray），又称冷空气动力学喷涂法（CGDSM：ColdGasDynamicSprayMethod或CGDS、CGSM）。•80年代中期前苏联科学院，在用示踪粒子进行超音速风洞试验时发现，当粒子的速度超过某一临界速度时，示踪粒子对靶材表面的作用从冲蚀转变为加速沉积，由此在1990提出了冷喷涂的概念。•在第一篇关于冷喷涂的论文于1990年发表后，最先参与冷喷涂研究的原苏联研究者Papyrin于1995年在美国召开的全美热喷涂会议上与美国学者开始联合发表相关研究结果.•但直到2000年在加拿大召开的国际热喷涂会议上组织了专门的讨论会，由此才在国际上引起了广泛的关注。冷喷涂原理•冷喷涂过程中，高速粒子撞击基体后，是形成涂层还是对基体产生喷丸或冲蚀作用，或是对基体产生穿孔效应，取决于粒子撞击基体前的速度；•对于一种材料存在着一临界速度Vc，当粒子速度大于Vc时，粒子碰撞后将沉积于基体表面；•当粒子速度小于Vc时，将发生冲蚀现象；•Vc因粉末种类而异，一般约500～700m/s。冷喷涂系统•喷枪是利用拉瓦尔(Laval)喷管原理设计的.气流经喷管狭窄喉部到扩展段而获得超音速.•双相流中高动能金属颗粒撞击工件表面,撞击瞬间(约10-8秒)大约有1/3的动能在瞬间转化为热能,因此在撞击瞬间该局域温度急速升高.•同一瞬间具有2/3动能和一定温度使金属颗粒塑性变形并焊接于工件表面.•后继的高动能颗粒重复这一过程而形成涂层.•涂层与基体之间具有半冶金结合的性质，结合强度在30~80MPa之间.冷喷涂特性•由于高速粒子碰撞时对基体或涂层表面强烈的喷丸效应，涂层内一般处于压应力状态，有利于沉积厚涂层。•由于粉末没有经历明显的热过程，整个过程中粒子没有熔化，保持固体状态，粒子发生纯塑性变形聚合形成涂层，基本不发生组织结构的变化，未沉积的粒子，可以回收利用。•为了获得高的粒子速度与沉积效率，要求粉末粒子粒度及其分布范围要小，一般为1～50微米。适用性•冷喷涂主要用于喷涂具有一定塑性的材料，比如纯金属、金属合金、塑料以及复合材料等。•由于粒子加热温度低，基本无氧化，特别适用于对温度敏感（纳米、非晶等）、对氧化敏感（Cu、Ti等）和对相变敏感（金属陶瓷）材料的涂层制备。