热喷涂课程学习教案.pptx

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1、会计学1热喷涂课程热喷涂课程(kchng)第一页，共50页。目目 录录前言前言1热喷涂技术发展历史热喷涂技术发展历史2热喷涂技术原理热喷涂技术原理3热喷涂技术特点热喷涂技术特点4热喷涂涂层热喷涂涂层5热喷涂工艺流程热喷涂工艺流程6第1页/共51页第二页，共50页。1、前言、前言(qin yn)n n热喷涂是一项修复和预保护技术，随着现代热喷涂是一项修复和预保护技术，随着现代科技的发展，对工业生产装备以及机械零部科技的发展，对工业生产装备以及机械零部件的使用性能要求也越来越高。整体铸造或件的使用性能要求也越来越高。整体铸造或锻造比较昂贵的金属，如钛、镍、钴、钨、锻造比较昂贵的金属，如钛、镍、钴、

2、钨、锆等造价很高而且铸、锻造以及焊接方法都锆等造价很高而且铸、锻造以及焊接方法都有一定有一定(ydng)(ydng)困难，于是在普通材料的工困难，于是在普通材料的工作表面，喷涂一层特殊的涂层，使其达到防作表面，喷涂一层特殊的涂层，使其达到防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系列功能，使绝缘、导电、防微波辐射等一系列功能，使其达到节约材料，节约能源的目的。其达到节约材料，节约能源的目的。热喷涂技术热喷涂技术(jsh)第2页/共51页第三页，共50页。1、前言、前言(qin yn)n n定 义：热喷涂是指采用氧乙炔焰、电弧、等离子

3、弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态(gti)喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。n n我们把特殊的工作表面叫“涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。热喷涂技术(jsh)第3页/共51页第四页，共50页。2、热喷涂的历史、热喷涂的历史(lsh)n n热喷涂技术热喷涂技术(jsh)(jsh)最早于最早于19101910年由瑞士肖普博士发明年由瑞士肖普博士发明,当时命名：当时命名：“

4、金属喷镀金属喷镀”n n19431943年美年美METCOMETCO首次出版金属喷镀手册首次出版金属喷镀手册n n19591959年美年美METCOMETCO第七次出版改名火焰喷涂手册第七次出版改名火焰喷涂手册n n19731973年年9 9月月10141014日在伦敦召开第七届有关国际热喷涂会议，改名日在伦敦召开第七届有关国际热喷涂会议，改名“金属喷涂金属喷涂”n n19791979年年9 9月月27102710月月1 1日在美日在美FloridaFlorida州一著名休养地州一著名休养地MiamiMiami城召开第八届国际热喷涂会议城召开第八届国际热喷涂会议,就采用就采用“热热喷涂喷涂”这

5、一名词这一名词,这就是这就是“热喷涂热喷涂”名词的由来。名词的由来。热喷涂技术(jsh)第4页/共51页第五页，共50页。2、热喷涂的历史、热喷涂的历史(lsh)n n我国热喷涂技术是从五十年代开始(kish)的，当时由吴剑春和张关宝在上海组建了国内第一个专业化喷涂厂，研制氧乙炔焰丝喷及电喷装置，并对外开展金属喷涂业务。我国热喷涂技术起步较早，50年代就发展了丝材电弧喷涂；60年代某些军工部门开始(kish)研究等离子喷涂；70年代出现了品种和型号较为齐全的喷涂设备和材料，但总的来说进展缓慢，只是到了近些年才获得了较快的发展。热喷涂技术(jsh)第5页/共51页第六页，共50页。2、热喷涂的历

6、史、热喷涂的历史(lsh)n n特别是原国家经委将热喷涂作为国家重点推广项目以后，发展速度(sd)更快并取得了显著的经济效益。1981年10月2127日由国家经委、国家科委主持在北京召开了首届全国热喷涂会议，会上宣布由国家经委领导下成立了“全国热喷涂协作组”，挂靠北京矿冶研究总院，协作组对上联系国家经贸委，对下联系各省市、自治区经委科技处各部门科技局，以及大中型企业、大专院校、科研单位等形成跨地区、跨行业、跨部门推广应用热喷涂技术网络体系。热喷涂技术(jsh)第6页/共51页第七页，共50页。3、热喷涂原理、热喷涂原理(yunl)n n热喷涂是采用各种热源使喷涂材料加热熔化或半熔化，然后用高速

7、气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程。n n以一定形式的热源将粉状、丝状或棒状喷涂材料加热至熔化或熔融状态的同时(tngsh)用喷射气流使其雾化，喷射在经过预处理的零件表面上，形成喷涂层。热喷涂技术(jsh)第7页/共51页第八页，共50页。3、热喷涂原理、热喷涂原理(yunl)n n根据(gnj)热源来分，热喷涂有四种基本方法：n nA：火焰喷涂n nB：电弧喷涂n nC：等离子喷涂n nD：特种喷涂。热喷涂技术(jsh)第8页/共51页第九页，共50页。n n火焰喷涂就是以气体火焰为热源的热喷涂。n n火焰喷涂按火焰喷射(pnsh)速度又分为：n nA：火焰喷涂n

8、nB：气体(爆炸喷涂)n nC：超音速喷涂3种。热喷涂技术(jsh)3、热喷涂原理、热喷涂原理(yunl)第9页/共51页第十页，共50页。热喷涂技术(jsh)3、热喷涂原理、热喷涂原理(yunl)第10页/共51页第十一页，共50页。4、热喷涂技术、热喷涂技术(jsh)特点特点热喷涂技术(jsh)在应用上已由制备装饰性涂层发展为制备各种功能性涂层，如耐磨、抗蚀、抗氧化、隔热、导电、绝缘、减摩、润滑、防辐射等涂层。热喷涂既可用于修复，又可用于制造。由于涂层材料的性能优于基体，用其对零件表面进行涂覆，能使产品质量得到大幅度提高。热喷涂技术(jsh)第11页/共51页第十二页，共50页。优点：(1

9、)基材及涂层材料广泛。(2)基体温度(wnd)低。(3)操作灵活。(4)涂层厚度范围宽。热喷涂技术(jsh)4、热喷涂技术、热喷涂技术(jsh)特点特点第12页/共51页第十三页，共50页。缺点：(1)热效率低(2)材料利用率低，浪费大(3)涂层(t cn)与基材结合强度低热喷涂技术(jsh)4、热喷涂技术、热喷涂技术(jsh)特点特点第13页/共51页第十四页，共50页。5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层n n涂层材料的选择n n首先(shuxin)，热喷涂材料最好有较宽的液相区，较宽的液相区可以使涂层材料的熔滴在较长时间内保持液相。n n金属和氧化物陶瓷都适合于热喷涂，材料在

10、热喷涂温度下如果易于分解，则不适用于热喷涂。如在喷涂有机高分子化合物时，为避免有机高分子化合物分解，必须控制喷涂材料的加热时间。热喷涂技术(jsh)第14页/共51页第十五页，共50页。n n喷涂材料可以做成丝状或粉末状，丝状材料只有一定(ydng)塑性的材料才能加工出来，而粉末材料可根据需要任意配制，所以成份及比例范围非常灵活。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第15页/共51页第十六页，共50页。n n涂层(t cn)形成过程n n涂层(t cn)的形成过程为：涂层(t cn)材料经加热熔化和加速撞击到基体冷却凝固形成涂层(t cn)。其中涂层(t cn)

11、材料的加热、加速和凝固是最主要的三个过程。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第16页/共51页第十七页，共50页。n n加热要求：必须使涂层材料熔化，或者使形成涂层基体的主要材料熔化，涂层材料在到达基体之前应保持熔化状态，加热温度不能使涂层材料挥发。n n为达到粉末完全熔化，存在一个临界粉末滞留时间及临界粉末尺寸。熔滴的滞留时间主要取决于焰流速度(sd)、能量和喷涂距离。n n涂层材料的喷涂速度(sd)与焰流速度(sd)和材料的粒径有关。喷涂材料在飞行速度(sd)最大时撞击到基体形成的涂层与基体结合最好。喷嘴与基体间的距离及角度都会影响到喷涂质量。热喷涂技术(

12、jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第17页/共51页第十八页，共50页。n n熔滴在撞击基体后会扩展开形成薄饼状结构，如果有一些颗粒未熔，则会在撞击瞬间脱落，形成孔洞或夹杂，如果熔滴在撞击基体时温度过高，液滴粘度太低，则会造成“喷溅(pn jin)”现象。所以，在喷涂中要避免未熔和过热两种现象。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第18页/共51页第十九页，共50页。n n涂层结构n n涂层结构一般由大小不一的扁平颗粒、未熔化的球形颗粒、夹杂(jiz)和孔隙组成。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第19页/

13、共51页第二十页，共50页。n n涂层应力n n涂层在冷却凝固时伴随着收缩，所以涂层颗粒内部存在着张应力，而基体表面受压应力。涂层内部的张应力大小与涂层厚度成正比，当涂层厚度达到一定程度时，涂层内的张应力大于涂层与基体的结合强度或涂层自身的结合强度时，涂层就会产生(chnshng)破坏。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第20页/共51页第二十一页，共50页。n n涂层结合强度n n热喷涂层的种类很多。从成份上看，有纯金属、合金、陶瓷、复合材料和高分子材料。从材料的形态上看，有丝材、粉末等。由于这些材料的范围很广，所以它们与基材的结合形式也差别很大。n n1)

14、冶金结合。n n2)机械嵌合(qin h)。n n3)物理-化学结合。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第21页/共51页第二十二页，共50页。1)1)冶金结合。这种冶金结合可以是涂冶金结合。这种冶金结合可以是涂冶金结合。这种冶金结合可以是涂冶金结合。这种冶金结合可以是涂层材料与基材在界面形成共同晶粒层材料与基材在界面形成共同晶粒层材料与基材在界面形成共同晶粒层材料与基材在界面形成共同晶粒(联联联联生结晶生结晶生结晶生结晶)，或者在界面只是晶粒相接触，或者在界面只是晶粒相接触，或者在界面只是晶粒相接触，或者在界面只是晶粒相接触并存在晶粒界限并存在晶粒界限并存在

15、晶粒界限并存在晶粒界限(不形成共同晶粒不形成共同晶粒不形成共同晶粒不形成共同晶粒)，也可以相互间发生反应生成金属间化也可以相互间发生反应生成金属间化也可以相互间发生反应生成金属间化也可以相互间发生反应生成金属间化合物。形成共同晶粒的情况合物。形成共同晶粒的情况合物。形成共同晶粒的情况合物。形成共同晶粒的情况(qngkung)(qngkung)，可称为，可称为，可称为，可称为“晶内结合晶内结合晶内结合晶内结合”，不形成共同晶粒而只是相互接触的情不形成共同晶粒而只是相互接触的情不形成共同晶粒而只是相互接触的情不形成共同晶粒而只是相互接触的情况况况况(qngkung)(qngkung)称为称为称为称

16、为“晶间结合晶间结合晶间结合晶间结合”。一。一。一。一般来说，热喷涂工艺中的涂层材料与般来说，热喷涂工艺中的涂层材料与般来说，热喷涂工艺中的涂层材料与般来说，热喷涂工艺中的涂层材料与基体的结合很少有基体的结合很少有基体的结合很少有基体的结合很少有“晶内结合晶内结合晶内结合晶内结合”的作用。的作用。的作用。的作用。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第22页/共51页第二十三页，共50页。2)2)机械嵌合。机械嵌合是指具有具有一定动能的熔机械嵌合。机械嵌合是指具有具有一定动能的熔机械嵌合。机械嵌合是指具有具有一定动能的熔机械嵌合。机械嵌合是指具有具有一定动能的熔滴

17、在碰撞到经过粗糙处理的基材表面后与表面上滴在碰撞到经过粗糙处理的基材表面后与表面上滴在碰撞到经过粗糙处理的基材表面后与表面上滴在碰撞到经过粗糙处理的基材表面后与表面上的凸起和凹陷处形成的机械咬合。涂层的微粒与的凸起和凹陷处形成的机械咬合。涂层的微粒与的凸起和凹陷处形成的机械咬合。涂层的微粒与的凸起和凹陷处形成的机械咬合。涂层的微粒与表面、微粒与微粒之间靠相互嵌镶而连在一起。表面、微粒与微粒之间靠相互嵌镶而连在一起。表面、微粒与微粒之间靠相互嵌镶而连在一起。表面、微粒与微粒之间靠相互嵌镶而连在一起。在粗糙度较大的表面在粗糙度较大的表面在粗糙度较大的表面在粗糙度较大的表面(如经过粗粒喷砂的表面或有

18、如经过粗粒喷砂的表面或有如经过粗粒喷砂的表面或有如经过粗粒喷砂的表面或有机制沟槽和螺纹的表面机制沟槽和螺纹的表面机制沟槽和螺纹的表面机制沟槽和螺纹的表面)上热喷涂时，机械嵌合具上热喷涂时，机械嵌合具上热喷涂时，机械嵌合具上热喷涂时，机械嵌合具有重要作用。实验证明，当在有重要作用。实验证明，当在有重要作用。实验证明，当在有重要作用。实验证明，当在Ra=0.63mRa=0.63m的表面的表面的表面的表面上喷涂镍包铝时，结合强度为上喷涂镍包铝时，结合强度为上喷涂镍包铝时，结合强度为上喷涂镍包铝时，结合强度为363641MPa41MPa，如果，如果，如果，如果(rgu)(rgu)表面经过喷砂粗糙化处理

19、后，则结合强度表面经过喷砂粗糙化处理后，则结合强度表面经过喷砂粗糙化处理后，则结合强度表面经过喷砂粗糙化处理后，则结合强度可达到可达到可达到可达到45MPa45MPa。这在一定程度上反映了机械嵌合。这在一定程度上反映了机械嵌合。这在一定程度上反映了机械嵌合。这在一定程度上反映了机械嵌合的作用。表面越粗糙，机械嵌合的效果越大。所的作用。表面越粗糙，机械嵌合的效果越大。所的作用。表面越粗糙，机械嵌合的效果越大。所的作用。表面越粗糙，机械嵌合的效果越大。所以，在热喷涂工艺中，表面粗化已成为必不可少以，在热喷涂工艺中，表面粗化已成为必不可少以，在热喷涂工艺中，表面粗化已成为必不可少以，在热喷涂工艺中，

20、表面粗化已成为必不可少的重要的预处理工序。的重要的预处理工序。的重要的预处理工序。的重要的预处理工序。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第23页/共51页第二十四页，共50页。3)3)物理物理物理物理-化学结合。物理化学结合。物理化学结合。物理化学结合。物理-化学结合即指借助于化学结合即指借助于化学结合即指借助于化学结合即指借助于分子分子分子分子(原子原子原子原子)之间的范德华力将喷涂层与基材之间的范德华力将喷涂层与基材之间的范德华力将喷涂层与基材之间的范德华力将喷涂层与基材结合在一起。化学结合是指涂层分子与基材结合在一起。化学结合是指涂层分子与基材结合在一起

21、。化学结合是指涂层分子与基材结合在一起。化学结合是指涂层分子与基材表面原子生成化学键而形成的结合。例如在表面原子生成化学键而形成的结合。例如在表面原子生成化学键而形成的结合。例如在表面原子生成化学键而形成的结合。例如在喷涂环氧树脂时，环氧树脂中含有的羟基喷涂环氧树脂时，环氧树脂中含有的羟基喷涂环氧树脂时，环氧树脂中含有的羟基喷涂环氧树脂时，环氧树脂中含有的羟基(CH)(CH)OHOH、醚键、醚键、醚键、醚键(O)(O)和环氧基被加热和环氧基被加热和环氧基被加热和环氧基被加热(ji r)(ji r)活化。当环氧树脂聚合物分子与基材活化。当环氧树脂聚合物分子与基材活化。当环氧树脂聚合物分子与基材活

22、化。当环氧树脂聚合物分子与基材表面紧密接触时，这些极性基团有利于与金表面紧密接触时，这些极性基团有利于与金表面紧密接触时，这些极性基团有利于与金表面紧密接触时，这些极性基团有利于与金属原子形成化学键并形成物理吸附，从而获属原子形成化学键并形成物理吸附，从而获属原子形成化学键并形成物理吸附，从而获属原子形成化学键并形成物理吸附，从而获得一定的结合强度。得一定的结合强度。得一定的结合强度。得一定的结合强度。热喷涂技术(jsh)5、热喷涂材料、热喷涂材料(cilio)涂层涂层第24页/共51页第二十五页，共50页。6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)n n热喷涂的工艺流程(n y

23、li chn)包括：n n(1)表面预处理n n(2)热喷涂n n(3)后处理n n(4)机加工等。热喷涂技术(jsh)第25页/共51页第二十六页，共50页。n n总结起来，四个因素影响(yngxing)热喷涂质量：n n设备Machinen n材料Materialsn n工艺Methodsn n人员Man，称为4M因素。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第26页/共51页第二十七页，共50页。n n热喷涂工艺方法n n1.火焰喷涂工艺：是线材火焰喷涂(Wire Flame Spray)和粉末火焰喷涂(Powder Flame Spray)的总称。是最

24、早的喷涂工艺。用乙炔、丙烷(bn wn)、氢气或天然气等作燃料，以压缩空气、氧气或惰性气体作动力，使熔融材料雾化并加速，喷射到基体形成喷涂层。粉末、线材、棒材、带材等都可以用火焰喷涂工艺进行喷涂。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第27页/共51页第二十八页，共50页。n n火焰喷涂的优势：设备投资少。操作简单，可现场施工(sh gng)，无电力要求，沉积效率高。n n火焰喷涂的缺点：涂层氧化物多，孔隙率高，结合强度低。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第28页/共51页第二十九页，共50页。n n2.电弧喷涂(A

25、rc Spray)工艺(gngy)：n n电弧喷涂(Arc Spray)的原理如下图：热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第29页/共51页第三十页，共50页。n n两根彼此绝缘并加有两根彼此绝缘并加有1840V直流电压的线形直流电压的线形电极，由送丝机构向前输送，当两极靠近时，电极，由送丝机构向前输送，当两极靠近时，在两线顶端产生电弧并使顶端熔化，同时吹入在两线顶端产生电弧并使顶端熔化，同时吹入的压缩空气是熔融的液滴雾化并形成喷涂束流，的压缩空气是熔融的液滴雾化并形成喷涂束流，沉积在工件表面。沉积在工件表面。n n电弧喷涂只能用于具有导电性能的金属线材，

26、电弧喷涂只能用于具有导电性能的金属线材，当前当前(dngqin)主要用于喷涂锌铝防腐蚀涂层，主要用于喷涂锌铝防腐蚀涂层，不锈钢涂层、高铬钢涂层，用于大型零件的修不锈钢涂层、高铬钢涂层，用于大型零件的修复和表面强化。复和表面强化。n n电弧喷涂涂层比火焰喷涂涂层致密，结合强度电弧喷涂涂层比火焰喷涂涂层致密，结合强度也比火焰喷涂高。也比火焰喷涂高。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第30页/共51页第三十一页，共50页。n n3.等离子喷涂工艺(Nontransferred Plasma Arc Spray)：n n等离子喷涂：以等离子焰流(非转移弧)或等离

27、子弧为热源，加热喷涂材料到熔融(rngrng)或高塑性状态，并在高速焰流载引下，熔融(rngrng)材料高速撞击工件表面形成涂层的工艺。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第31页/共51页第三十二页，共50页。n n等离子喷涂设备(shbi)总图热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第32页/共51页第三十三页，共50页。n n等离子喷涂的应用(yngyng)热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)轴类零件，钴碳化钨轴类零件，钴碳化钨辊套，氧化铝辊套，氧化铝氧化铝薄板上喷涂氧化锆氧化铝

28、薄板上喷涂氧化锆内孔专用等离子喷涂设备内孔专用等离子喷涂设备 第33页/共51页第三十四页，共50页。n n等离子弧根据电源的不同(b tn)接法可分为三类：n n(a)非转移型等离子弧；n n(b)转移型等离子弧；n n(c)联合型等离子弧。n n非转移弧称为等离子焰流，转移型等离子弧称为等离子弧。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第34页/共51页第三十五页，共50页。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第35页/共51页第三十六页，共50页。n n(a)非转移型等离子弧：简称为非转移弧。是在接负极的钨级与接正极

29、的喷嘴之间形成的，工件(gngjin)不带电。n n等离子弧在喷嘴内部不延伸出来，但从喷嘴中喷射出高速焰流。n n非转移弧常用于喷涂、表面处理及焊接或切割较薄的金属或非金属。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第36页/共51页第三十七页，共50页。n n(b)转移型等离子弧：简称为转移弧。是在接负极(fj)的钨级与接正极的喷嘴之间形成的，引弧时要先用喷嘴接电源正极，产生小功率的非转移弧，而后工件转接正极将电弧引出去，同时将喷嘴断电。n n转移弧有良好的压缩性，电流密度和温度都高于同样焊枪结构的非转移弧。转移弧主要用于切割、焊接和堆焊。热喷涂技术(jsh)

30、6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第37页/共51页第三十八页，共50页。n n(c)联合型等离子弧：由转移弧和非转移弧联合组成，简称(jinchng)为联合弧。主要用于电流在100A以下的微弧等离子焊接，以提高电弧的稳定性。n n在用金属粉末材料进行等离子堆焊时，联合型等离子弧可以提高粉末的熔化速度而减少熔深和焊接热影响区。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第38页/共51页第三十九页，共50页。n n等离子弧的特点：等离子弧的特点：n n1)1)温度高、能量集中，可达温度高、能量集中，可达150001500033000K33000

31、K，这一特点有很大的应用价值，在喷涂、焊接和堆焊时，它可以熔化任何金属或金属陶瓷，这一特点有很大的应用价值，在喷涂、焊接和堆焊时，它可以熔化任何金属或金属陶瓷，可以获得很高的生产率、减少工件变形和热影响区；可以获得很高的生产率、减少工件变形和热影响区；n n2)2)焰流速度高，进入喷枪中的工作气体被加热到上万摄氏度的高温，体积剧烈膨胀，因而等离子焰流自喷枪中高速喷出，具有很大焰流速度高，进入喷枪中的工作气体被加热到上万摄氏度的高温，体积剧烈膨胀，因而等离子焰流自喷枪中高速喷出，具有很大的冲击力，提高了喷涂层的性能，喷涂用的等离子弧的焰流速度通常为几百米每秒；的冲击力，提高了喷涂层的性能，喷涂用

32、的等离子弧的焰流速度通常为几百米每秒；n n3)3)稳定性好，由于等离子弧是一种压缩型电弧，弧柱挺拔、电离度高，因而电弧位置、形状以及弧电压、弧电流都比自由电弧稳定，稳定性好，由于等离子弧是一种压缩型电弧，弧柱挺拔、电离度高，因而电弧位置、形状以及弧电压、弧电流都比自由电弧稳定，不易受外界因素的干扰；不易受外界因素的干扰；n n4)4)调节性好，压缩型电弧可调节的因素较多，可在很广的范围内稳定工作，可以满足等离子工艺的要求调节性好，压缩型电弧可调节的因素较多，可在很广的范围内稳定工作，可以满足等离子工艺的要求(yoqi)(yoqi)，这是自由电弧所，这是自由电弧所不能达到的。不能达到的。热喷涂

33、技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第39页/共51页第四十页，共50页。n n等离子喷涂的主要特点n n1)零件无变形。n n2)涂层的种类多。n n3)工艺稳定，涂层质量高。在等离子喷涂中，熔融(rngrng)状态的粒子飞行速度可达180480m/s。等离子喷涂层与基体金属的法向结合强度通常为4070MPa。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第40页/共51页第四十一页，共50页。n n等离子喷涂工艺参数的确定：n n1)基体金属的温度。n n2)喷涂距离(jl)和喷涂角度。n n3)主气及送粉气的流量。n n4)送粉

34、量及电功率。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第41页/共51页第四十二页，共50页。n n1)基体金属基体金属(jnsh)的温度。一般的温度。一般情况下预热温度为情况下预热温度为100150，在喷涂碳化钨时为减少碳的烧损，在喷涂碳化钨时为减少碳的烧损，基体应保持常温。基体应保持常温。n n2)喷涂距离和喷涂角度。据经验，喷涂距离和喷涂角度。据经验，在喷涂镍包铝粉末时，喷涂距离一在喷涂镍包铝粉末时，喷涂距离一般为般为100110mm；在喷涂陶瓷粉；在喷涂陶瓷粉末时，喷涂距离一般为末时，喷涂距离一般为5080mm。为获得致密的涂层，等离子焰流轴为获得致密的

35、涂层，等离子焰流轴线与被喷涂工件表面之间的夹角线与被喷涂工件表面之间的夹角(即喷涂角度即喷涂角度)不应小于不应小于45，即以，即以9045 的角度对工件表面进行喷的角度对工件表面进行喷涂。涂。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第42页/共51页第四十三页，共50页。n n3)主气及送粉气的流量。通入喷枪用于压缩电弧并发生电离的气体为主气，并称为离子气。用于带动粉末的气体称为送粉气。n n4)送粉量及电功率。送粉量及电功率是喷涂过程中需要(xyo)经常变动且互相联系的最主要的参数，其重点是保证二者的恰当匹配。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流

36、程(n y li chn)第43页/共51页第四十四页，共50页。n n4.爆炸(bozh)喷涂工艺：n n爆炸(bozh)式喷涂时首先要将一定比例的氧气和乙炔气送入到喷枪内，然后再由另一入口用氮气与喷涂粉末混合送入。n n在枪内充有一定量的混合气体和粉末后，由电火花塞点火，使氧乙炔混合气体发生爆炸(bozh)，产生热量和压力波。n n喷涂粉末在获得加速的同时被加热，由枪口喷出，撞击在工件表面，形成致密的涂层。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第44页/共51页第四十五页，共50页。n n爆炸喷涂陶瓷粉末形成的涂层其结合强度可达到70MPa，而金属陶瓷涂

37、层的结合强度可以达到175MPa。n n喷涂时，粉末颗粒撞击到工件表面后受到急冷，在涂层中可以形成超细组织或非晶态组织，因此涂层的耐磨性也较高。n n此外(cwi)，爆炸式喷涂获得的涂层比较致密，孔隙率可以达到2以下。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第45页/共51页第四十六页，共50页。n n爆炸喷涂特点n n涂层结合强度高，致密性好 n n工件(gngjin)受热小，不变形 n n功能性强，应用范围广n n适用于大尺寸工件(gngjin)的喷涂 n n原料丰富，价格低廉 n n噪声极高达到140-150dBn n喷涂速率低，喷涂Al2O3时为2kg

38、/h,WC-Co时8kg/hn n非连续性的脉冲式喷涂使喷涂速率降低。但使基体受热程度降低，又是一个优点。n n成本高热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第46页/共51页第四十七页，共50页。n n5.超音速火焰喷涂工艺n n该装置是利用一种(y zhn)特殊火焰喷枪获得高温、高速焰流用来喷涂碳化钨等难熔材料并得到优异性能的喷涂层。n n超音速火焰喷涂的燃料有丙烷、煤油等，超音速火焰喷涂的涂层致密，结合强度与爆炸喷涂相比略低，可达70MPa以上。涂层杂质较少，涂层残余应力小，某些情况下甚至可得到残余压应力，因此可喷涂更厚的涂层。超音速喷涂成本较高。热喷涂

39、技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第47页/共51页第四十八页，共50页。n n超音速喷涂特点n n与等离子喷涂相比，具有设备简单、一次投资少、喷涂粒子速度高、可以现场喷涂、使用气源广等优点n n焰流速度高，1500-2200m/s，颗粒速度为气流(qli)速度的20-40%，可达到900m/sn n涂层结合强度高n n涂层致密，孔隙率小于1%n n粉末的氧化烧损小，特别适合于喷涂碳化物等易氧化的材料n n涂层应力为压应力，残余应力低，可喷厚涂层n n由于火焰温度较低，且粉末在火焰中飞行时间短，无法熔融高熔点陶瓷粉末材料n n一般适宜喷涂细粉末。若喷涂金属或合

40、金粉末，成本太高，体现不出优越性。n n热效率低，成本高。n n供气系统庞大，操作不方便。热喷涂技术(jsh)6、喷涂工艺流程、喷涂工艺流程(n y li chn)第48页/共51页第四十九页，共50页。参考文献参考文献n n1 1 武建军，曹晓明，温鸣编著武建军，曹晓明，温鸣编著.现代金属热喷涂技术现代金属热喷涂技术(jsh)M.(jsh)M.北京北京:化学工业出版社化学工业出版社,2007:412.,2007:412.n n2 2 张忠礼编著张忠礼编著.钢结构热喷涂防腐蚀技术钢结构热喷涂防腐蚀技术(jsh)M.(jsh)M.北京北京:化学工业出版社化学工业出版社,2004:216.,200

41、4:216.n n3 3 王娟等编著王娟等编著.表面堆焊与热喷涂技术表面堆焊与热喷涂技术(jsh)M.(jsh)M.北京北京:化学工业出版社化学工业出版社,2004:284.,2004:284.n n4 4 吴子健编著吴子健编著.热喷涂技术热喷涂技术(jsh)(jsh)与应用与应用M.M.北京北京:机械工业出版社机械工业出版社,2006:367.,2006:367.n n5 5 张平主编张平主编.热喷涂材料热喷涂材料M.M.北京北京:国防工业出版社国防工业出版社,2006.,2006.n n6 6 王海军主编王海军主编.热喷涂实用技术热喷涂实用技术(jsh)M.(jsh)M.北京北京:国防工业出版社国防工业出版社,2006.,2006.热喷涂技术(jsh)第49页/共51页第五十页，共50页。