Tungsten Powder Cold Spray
In den 1990er Jahren wurde kaltes Spritzen (oft als gasdynamisches Kaltspray bezeichnet) eingeführt. Das Verfahren wurde ursprünglich in Russland mit der zufälligen Beobachtung der schnellen Bildung von Beschichtungen entwickelt, während mit der Partikelerosion des Targets experimentiert wurde, das einem Hochgeschwindigkeitsstrom ausgesetzt war, der mit feinem Pulver in einem Windkanal beladen wurde. Beim Kaltspritzen werden Partikel auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, indem das Trägergas durch eine konvergierend divergierende Laval-Düse gezwungen wird. Beim Aufprall verformen sich feste Teilchen mit ausreichender kinetischer Energie plastisch und binden metallurgisch an das Substrat, um eine Beschichtung zu bilden. Die für die Bindung notwendige kritische Geschwindigkeit hängt von den Materialeigenschaften, der Pulvergröße und der Temperatur ab. Weiche Metalle wie Cu und Al eignen sich am besten für das Kaltspritzen, aber die Beschichtung von anderen Materialien (W, Ta, Ti, MCrAlY, WC-Co usw.) durch Kaltspritzen wurde berichtet.
Die Abscheidungseffizienz ist typischerweise für Legierungspulver niedrig, und das Fenster von Prozessparametern und geeigneten Pulvergrößen ist eng. Um Pulver auf höhere Geschwindigkeiten zu beschleunigen, werden feinere Pulver (<20 Mikrometer) verwendet. Es ist möglich, Pulverteilchen auf eine viel höhere Geschwindigkeit unter Verwendung eines Verarbeitungsgases mit hoher Schallgeschwindigkeit (Helium anstelle von Stickstoff) zu beschleunigen. Helium ist jedoch teuer und seine Durchflussmenge und damit der Verbrauch ist höher. Um die Beschleunigungsfähigkeit zu verbessern, wird Stickstoffgas auf etwa 900 ° C erhitzt. Als Folge nehmen die Abscheidungseffizienz und die Zugfestigkeit der Ablagerungen zu.
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