等離子噴涂設(shè)備生產(chǎn)線
Low-E玻璃鍍膜用硅鋁靶材的制備方法分析
前言:由于低輻射玻璃優(yōu)良的節(jié)能功能和巨大的隱形經(jīng)濟(jì)效益,在經(jīng)歷石油危機(jī)之后,在各國(guó)政策的推廣下,其市場(chǎng)銷售量經(jīng)歷迅速增長(zhǎng)的階段。目前各發(fā)達(dá)國(guó)家的LOW-E玻璃都得到了大規(guī)模的普及,而當(dāng)前中國(guó)LOW-E玻璃使用率僅為8%,遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用水平。LOW-E玻璃的鍍膜技術(shù)是其關(guān)鍵,而鍍膜用的靶材又是關(guān)乎其成敗的關(guān)鍵耗材,本文從技術(shù)的角度分析了LOW-E玻璃鍍膜用硅鋁靶材的制備方法。
低輻射鍍膜玻璃簡(jiǎn)稱低輻射玻璃或LOW-E(Low Emissivity Glass)玻璃,是在玻璃表面鍍膜包括銀層在內(nèi)的多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品,因其所鍍的膜層具有極低的表面輻射率而得名;普通玻璃的表面輻射率在0.84左右,低輻射玻璃的表面輻射率在0.25以下;它對(duì)波長(zhǎng)范圍4.5-25μm的遠(yuǎn)紅外線有較高的反射比(大約將80%以上的遠(yuǎn)紅外線熱輻射反射回去),具有良好的阻隔熱輻射透過(guò)的作用;在夏季可以阻隔物體受太陽(yáng)照射后發(fā)出的二次輻射熱,同樣冬季可以減少室內(nèi)的熱量向外流失,從而達(dá)到隔熱保溫節(jié)能降耗的目的。
Low-E靶材相對(duì)于Low-E鍍膜生產(chǎn)來(lái)說(shuō),其作用類似于當(dāng)年的CRT模具和玻殼生產(chǎn)的關(guān)系,可見(jiàn)其重要性。通過(guò)對(duì)LOW-E鍍膜原材料市場(chǎng)的調(diào)研分析,LOW-E靶材作為消耗品,用量較大,成本較高。目前,我公司LOW-E鍍膜項(xiàng)目即將進(jìn)入試生產(chǎn)階段,生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)用到多種材料的靶材(我公司LOW-E鍍膜生產(chǎn)線所需靶材有6種:SiAl、NiCr、TiOx、ZnAl、ZnSn、Ag),作為耗材,每月就要消耗3-4百萬(wàn)。下文中我們以硅鋁旋轉(zhuǎn)靶為例(外形尺寸內(nèi)徑133mm,長(zhǎng)度3897mm),從多個(gè)技術(shù)角度來(lái)分析其制備方法。
一、制作靶材的工藝原理
硅鋁靶材(SiAl Target)的生產(chǎn)工藝屬于熱噴涂工藝。熱噴涂包括:電弧噴涂、等離子噴涂、火焰噴涂。硅鋁靶材生產(chǎn)需要前兩種噴涂方式,電弧噴涂用來(lái)對(duì)靶材基管噴涂打底,使得材料噴涂層與基管結(jié)合牢固。靶材涂層使用等離子熱噴涂。
1.電弧噴涂是利用燃燒于兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬絲之間的電弧來(lái)熔化金屬,用高速氣流把熔化的金屬霧化,并對(duì)霧化的金屬粒子加速使它們噴向工件形成涂層的技術(shù)。電弧噴涂是鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕、耐磨損和機(jī)械零件維修等實(shí)際應(yīng)用工程中最普遍使用的一種熱噴涂方法。電弧噴涂系統(tǒng)一般是由噴涂專用電源、控制裝置、電弧噴槍、送絲機(jī)及壓縮空氣供給系統(tǒng)等組成。電弧噴涂只能使用金屬絲作為噴涂材料。
圖一 電弧噴涂示意圖
2.等離子噴涂作為一種熱噴涂工藝,可分為三大類:①高溫高壓等離子體,電離度100%,溫度可達(dá)幾億度,用于核聚變的研究;②低溫低壓等離子體,電離度不足1%,溫度僅為50~250度;③高溫低壓等離子體,約有1%以上的氣體被電離,離子體中心具有幾萬(wàn)度的溫度。離子、自由電子、未電離的原子的動(dòng)能接近于熱平衡。靶材熱噴涂所利用的正是這類等離子體。等離子噴涂是利用等離子弧進(jìn)行的,離子弧是壓縮電弧,其弧柱細(xì),電流密度大,氣體電離度高,因此具有溫度高,能量集中,弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn)?;」鉁囟燃s7000度。離子流的速度達(dá)亞音速。等離子噴涂可以噴涂熔點(diǎn)較高的材料,特別是氧化物陶瓷,噴涂效率非常高。但由于其速度僅達(dá)亞音速,其噴涂層的致密度不如HVOF的高。
圖二 等離子噴涂的工作原理圖
3. 超音速火焰噴涂(HVOF)是將氣態(tài)或液態(tài)燃料與高壓氧氣混合后在特定的燃燒室或噴嘴中燃燒,產(chǎn)生的高溫、高速的燃燒焰流被用來(lái)噴涂?;鹧嫠俣?倍音速以上。對(duì)于火焰噴涂,因其火焰溫度相對(duì)較低,約為3000度左右。對(duì)于熔點(diǎn)較高的材料無(wú)法噴涂或效果不好,但對(duì)熔點(diǎn)較低的材料進(jìn)行噴涂,其噴涂效果好,致密度高,涂層牢固?;鹧鎳娡恐饕?jiǎng)恿ο臑槿細(xì)狻?br /> 二、工藝流程
制硅鋁粉——>襯管噴砂——>電弧噴涂打底——>等離子噴涂——> 拋光加工——>包裝
主要工序簡(jiǎn)介:
制硅鋁粉:為保證工藝穩(wěn)定,需采購(gòu)硅錠、鋁錠通過(guò)磨粉、篩粉、混粉等步驟制備噴涂用硅鋁粉體。
噴砂工序:采購(gòu)的靶材襯管不能直接使用,為使噴涂層結(jié)合牢固,需要對(duì)襯管作拋光噴砂處理。
打底:噴涂某種合金材料作為噴涂層與襯管的過(guò)渡層,作用是使得涂層與襯管銜接更穩(wěn)固。打底絲材采用鎳鋁合金。
噴涂工序:該工序是整個(gè)生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié),靶材規(guī)格不同,噴涂時(shí)間有長(zhǎng)短,單臺(tái)噴涂設(shè)備的生產(chǎn)能力非常有限,連續(xù)30多小時(shí)才能生產(chǎn)一根長(zhǎng)度為3897mm的靶材。由于噴槍噴頭是一種易耗件,噴涂期間可能需要多次更換噴槍噴頭。
機(jī)加工工序:噴工序完成后,需對(duì)表面作加工處理,以達(dá)到用戶要求的規(guī)格尺寸。
三、硅鋁靶材規(guī)格表
硅鋁靶材規(guī)格 | |
純度: | 一般為99.7%(2N7),更好的99.9%(3N) |
組份: | 鋁重占比8…10wt%(+/-2wt%) |
最大功率: | ≥30W/m(旋轉(zhuǎn)靶-中頻電源,含背管) |
靶材厚度: | ≤6/9mm(外徑145/151 mm) |
雜質(zhì): | 鐵質(zhì)含量<2000 ppm |
生產(chǎn)工藝: | 噴涂 |
組裝: | 背管上噴涂 |
外形: | 狗骨靶 |
類型: | 旋轉(zhuǎn)靶材 |
四、工藝設(shè)備
(1) 噴涂設(shè)備
靶材噴涂設(shè)備包括80KW等離子噴涂設(shè)備1套、30KW全自動(dòng)電弧噴涂設(shè)備1臺(tái)、全自動(dòng)噴砂機(jī)1臺(tái)、噴砂房抽風(fēng)吸塵系統(tǒng)1套和噴涂房抽風(fēng)吸塵系統(tǒng)1套。
(2)制粉設(shè)備
制粉設(shè)備包括:干燥機(jī)1臺(tái)、高速粉碎機(jī)1臺(tái)、篩分機(jī)1臺(tái)、混粉機(jī)1臺(tái)和磁選機(jī)1臺(tái)。
(3) 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備
非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備包括自動(dòng)拋光機(jī)1臺(tái)、自動(dòng)噴砂軌道車1臺(tái)和自動(dòng)噴涂軌道車1臺(tái)。
五、結(jié)束語(yǔ)
LOW-E鍍膜玻璃的膜系是由多種材料組成,由于篇幅所限,本文僅以其中較為典型的硅鋁靶材的制備為例進(jìn)行了闡述。硅鋁靶材的制備采用的是熱噴涂的方法,是利用火焰、電弧或等離子射流等某種熱源將涂層材料(絲、棒、粉)加熱到熔融或半熔融狀態(tài),借助焰流或高速氣體將其霧化,形成小的熔滴,并加速噴射到襯管或襯板表面,快速冷卻凝固成涂層的過(guò)程。熱噴涂旋轉(zhuǎn)靶材是把涂層材料直接噴涂于襯管上,不需要另外的粘結(jié)工序。然而,銀(Ag)等一些熔點(diǎn)較高的“軟”金屬必需分別粘結(jié)。其它靶材的制備方法見(jiàn)下表。
表:一些主要靶材及其制備方法
|
| Zn/ZnAl/ZnSn(Sb) | Ag | Sn | NiCr/NiV | Ti | SiAl |
電弧噴涂 | √ |
|
|
|
| √ | |
等離子噴涂 |
|
|
|
|
| √ | |
整體式澆鑄 |
|
|
| √ |
|
| |
直接澆鑄 | √ |
| √ |
|
|
| |
澆鑄+粘結(jié) |
| √ |
|
|
|
| |
其它 |
|
|
|
| √ |
|
交鑰匙工程特別推薦介:(熱噴涂設(shè)備生產(chǎn)線工程)
>> 上一個(gè): 真空噴硅鋁靶材
>> 下一個(gè): 醫(yī)學(xué)界植入人體關(guān)節(jié)專業(yè)噴涂羥基磷灰石
© 2017 廣州三鑫金屬科技有限公司 粵ICP備09037207號(hào)