KINETIKS?4000-冷喷涂工艺的新方法
H.Hoell, P.Richter, Ampfing/D

自德国CGT公司的KINETIKS?冷喷涂系统研发并应用7年以来，在各工业应用中已证明其可靠性。工艺气体的压力和温度是产生高速粒子的主要参数，对系统的彻底改进就以此为基础。提高涂层性能的进一步方法是研究粉末预热过程。此技术的应用现已从汽车行业进入到航空部件等领域。

1. 系统综述

KINETIKS@4000系列为工艺气体提供三种不同加热功率：
17、34或47KW加热功率。因一种及多种气体系统（氮气及/或非氦气），使系统具有多种组合类型。但不是所有组合都有用。在冷喷涂工艺研发的最初几年里，压力限制在15-25bar。气体加热温度通常在500℃以下。目前最大压力为40bar以上，温度为800℃左右。

图1：KINETIKS?4000/17-S系统结构，喷枪内部配有17Kw线圈加热器

1. KINETIKS@4000/17-S

17KW装置（见图1）适用于例如锌或铝等质软且熔点低的喷涂材料。氮气流量为1.2m3/分时可产生的最大温度为550℃。参数同样适用于铜及镍粉末；但这些粉末受喷涂条件限制，高温会提高涂层特性。这个系统不推荐使用氦气（-M，多气体装置）。氦气流量在2.5m3/分时，最大气体加热温度限制在300℃左右。考虑到氦气的成本，最好选择为34或47KW装置。

1. KINETIKS@4000/34-S–M

系统结构（见图2）是多数冷喷涂材料的首选。使用氮气时，流量1.2m3/分时气体加热温度可达到或超过800℃。
800℃以上就超过了规定温度，且限制喷嘴的寿命及内部压力。使用氦气时，尽管是一些超级合金也会得到优质涂层。

图2：KINETIKS?4000/34-X系统结构（-S为单气，-M为多种气体），喷枪内部带有17KW线圈加热器，及17KW HT300/17预热器。

1. KINETIKS@4000/47–M

47KW设备在氦气流量2.5m3/分时需要加热到800℃。高温会增加压力并降低气体流量，本系统是用氦气喷涂高等级材料的首选设备。尤其对于高应力工况及贵重部件，需要一定结合强度及致密度，此设备可达到要求。

图3： KINETIKS?4000/47–M系统结构，喷枪内配有17KW线圈加热器，及30KW Linspray?预热器。

1. 第二台送粉器选择

图4：第二台送粉器选择-KINETIKS?4000/34–M系统工艺图

此方法可喷涂混合粉末或粉末转换。配有两个送粉器的34KW系统是此工艺的最佳选择，可迅速喷涂带有功能抗磨损表面涂层的抗腐蚀涂层。设备也可冷喷涂不同熔点材料的混合物，或在软基体材料上喷涂陶瓷。

1. 粉末预热

Active Jet冷喷涂喷枪的特点是粉末的预热。有两个不同预燃室（见图5），粉末通过热气体膨胀。冲击时粉末温度可达550℃。

图5：Active Jet?喷枪粉末预热

粉末温度由预燃室内工艺气体的速度及粒子大小决定。粒子越小，速度越慢，温度越高。

1. 材料

粒子的结合发生在其超过材料特性及临界冲击速度后。但气体类型、温度、压力及喷嘴几何形状等参数均为重要因素。
冷喷涂初期以喷涂铜、镍、铝或锌等材料为主。在工艺、系统参数和粉末特性方面经过几年的改进后，可喷涂多种材料。钛、钽、锆及铌仍不在可喷涂范围内。以上为可应用于冷喷涂技术的纯金属材料范围，沉积效率约为80%或更高，并具有优良的结合度及致密度。
合金是目前最为关注的领域。对于某种材料来说，冷喷涂工艺是一种优良的，甚至是产生优质涂层的唯一方法。下面列出冷喷涂工艺的某些粉末及应用。

1. 应用

KINETIKS@4000系统某些应用：
喷涂部件/应用作业

参考文献（略）

（选自ITSC2008论文集）