将氧气和乙炔等可燃性气体按一定的比例输入特殊设计的燃烧室,再输入定量的涂料粉末,在火花塞点火的同时输入氮气,燃烧室内将发生爆炸,产生高温和冲击波,此时带有熔融涂料的喷射焰流高速喷射到待喷涂的零件表面形成涂层。爆炸喷涂原理如图所示。
20世纪50年代末,美国联合碳化物公司开发了爆炸喷涂技术,并应用于航空工业。
在爆炸喷涂中,当乙炔含量为45%时,氧-乙炔混合气可产生3140℃的自由燃烧温度,但在爆炸条件下可能超过4200℃,所以绝大多数涂料粉末能够熔化。涂料在高速枪中被输运的长度远大于等离子枪,这也是其粒子速度高的原因。
爆炸喷涂主要优点如下:①可喷涂的材料范围广,从低熔点的铝合金到高熔点的陶瓷,粉末粒度为10~120微米。②工件热损伤小。因为爆炸喷涂是脉冲式的,每次受热气流和颗粒冲击时间短,氮气对工件又起冷却作用,工件温度低于200℃,所以基体热损伤小,不会产生变形和相变。③喷涂过程中,碳化物及碳化物基粉末材料不会产生碳分解和脱碳现象,从而能保证涂层组织成分与粉末成分的一致性。④爆炸喷涂涂层的粗糙度低,可能低于1.60微米,经磨削加工后粗糙度可达0.025微米。⑤涂层致密,气孔率很低。
爆炸喷涂广泛应用于航空航天领域。如高低压压气机叶片、涡轮叶片、轮壳封严槽、齿轮轴、火焰筒外壁、衬套副翼、襟翼滑轨、制动装置等。此外,还用于钢铁、能源、汽车、卷烟机械、纺织机械等行业中的各种机械密封件、轴类、辊类、柱棒类、切纸刀片等的表面耐磨强化,以及用于燃气轮机叶片、风机叶轮、汽轮机叶片等部件表面的耐磨、耐冲蚀、耐腐蚀保护强化。