热喷涂与热喷焊

（1） 可在各种基材上制备各种涂层； （2） 基材温度低（30～200℃），热影响区浅，变形小； （3） 涂层厚度范围宽（0.5～5mm）；
（4） 操作灵活，可在不同尺寸和形状的工件上喷涂；
（5） 加热效率低，喷涂材料利用率低， （6） 涂层与基体结合强度低。
三.热喷涂材料 1.喷涂材料的分类和要求
火 焰 线 材 喷 涂
火 焰 粉 末 喷 涂
超 音 速 喷 涂
爆 炸 喷 涂
电 弧 喷 涂
大 气 等 离 子 喷 涂
等 离 子 喷 焊 真 空 等 离 子 喷 涂
等 离 子 喷 涂 水 稳 等 离 子 喷 涂
线 爆 炸 喷 涂
电 容 放 电 喷 涂
各喷涂方法的焰流温度和粒子速度不同
二.热喷涂技术的分类及特点 2.热喷涂技术的特点
（3） 冶金-化学结合：熔融粒子撞击基材表面时释 放出的能量使喷涂材料与基材之间发生局部扩散和 焊合，形成冶金结合。如喷涂镍包铝复合粉末时的
放热反应。
热喷涂的涂层与基材的结合主要以机械结合为 主，结合强度较差(<70MPa)。
二.热喷涂技术的分类及特点 1.热喷涂技术的分类（按热源分类）
热喷涂 燃气法 气体放电法 火 焰 线 材 喷 焊 热电法 感 应 加 热 喷 涂 激光热源法 激 光 喷 涂
包括涂层与基材之间、涂层中颗粒与颗粒之间的结
合，结合形式有：
（1） 机械结合：撞成扁平状的颗粒和凸凹不平的 基材表面互相嵌合(即抛锚效应)而结合在一起。 （2） 物理结合：熔融粒子的原子与基材表面原子 之间距离达到晶格常数范围时，产生范德华力，形
成物理结合。
一.喷涂技术的原理 5.涂层的结合强度（2）
基体受压应力
涂层颗粒收缩，使基体受压应力
涂层应力大于结合强度
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一.喷涂技术的原理 4.涂层应力（2）
残余应力限制了涂层的厚度。减少涂层残余应力措施： （1） 调整喷涂工艺参数； （2）致密涂层的残余应力要比疏松涂层大； （3） 采用梯度过渡层缓和涂层内应力。
一.喷涂技术的原理 5.涂层的结合强度（1）
热喷涂与热喷焊
焊接培训教材
张明录
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目录
一 二 三 四 喷涂技术的原理 热喷涂材料
热喷涂工艺流程和质量控制
热喷涂方法 喷涂工艺的选择原则 热喷涂技术的应用
2
五 六
一.喷涂技术的原理 1.热喷涂原理
利用热能将喷涂材料熔化，再借助高速气流将其雾化， 并在高速气流的带动下粒子撞击基材表面，冷凝后形成
具有某种功能的涂层。
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三.热喷涂材料 1.喷涂材料的分类（非金属类）
非金属类 分 类 品 种 (1)A1 系：A12O3、 A12O3·SiO2、 Al2O3· MgO (2)Ti 系：TiO2 (3)Zr 系：ZrO2、ZrO2·SiO2、CaO-Zr02、MgO- ZrO2 (4)Cr 系：Cr2O3 金属碳化物 及硼化物 包覆粉 团聚料 熔炼粉及 烧结粉 塑 料 (1) WC、W2C；(2)TiC； (3)Cr3O2、Cr23C6；(4))B4C、SiC Ni 包 Al、Ni 包金属及合金、Ni 包陶瓷 金属+合金、WC 或 WC-Co+金属及合金、氧化物+金 属及合金、氧化物+氧化物 碳化物+自熔性合金、WC+Co (1) 热塑性粉末：聚乙烯、尼龙、聚苯硫醚 (2) 热固性粉末：环氧树脂
喷涂 材料
热源
基 体 喷涂粒子束 图层
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一.喷涂技术的原理 2.涂层形成过程
（1）喷涂材料被加热到熔融状态。 （2）喷涂材料被雾化成微小熔滴并高速撞击基体表面， 撞击基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，形成的涂层 结合越好。 （3）熔融的高速粒子在冲击基材表面后发生变形，冷凝 后形成涂层。
冲击
变形
碰撞
1） 热喷涂按材料的形态分线材、棒材和粉末三大类。
类别 分类
有色金属
品种
1）纯金属： Zn AI Cu Ni Mo 2）合金： Zn- AI 铜合金 巴氏合金 Ni 合金 低合金钢
金属线材 普通刚和低 碳钢
合金钢 高合金钢 不锈钢
耐热钢
棒材
陶瓷棒材 金属包金属
AI2O3 TIO2 AI203+SIO2 铝包镍 金属包碳化物 塑料包金属 镍包合金 金属包氧化物 塑料包陶瓷
复合线材
金属包陶瓷 塑料包覆
三.热喷涂材料 1.喷涂材料的分类（金属类）
金属类 分 类 品 种 纯金属 合 金 Sn、Pb、Zn、A1、 Cu、Ni、W、Mo、Ti 等 (1)Ni 基合金：Ni-Cr、Ni-Cu；(2)Co 基合金：CoCrW (3)MCrAlY 合金： NiCrAlY，CoCrAlY、FeCrAlY (4)不锈钢；(5)铁合金；(6)铜合金；(7)铝合金 (8)巴氏合金；(9)Triballoy 合金 (1)Ni 基自熔性合金：NiCrBSi、NiBSi 自熔性合金 (2)Co 基自熔性合金：CoCrWB、CoCrWBNi (3)Fe 基自熔性合金：FeNiCrBSi (4)Cu 基自熔性合金
凝固-收缩
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一.喷涂技术的原理 3.涂层结构（1）
涂层是由无数变形粒子互 相交错堆叠在一起，形成一层 堆积而成的层状结构。 涂层性能具有方向性，垂 直和平行涂层方向上的性能不 一致。 涂层中伴有氧化物等夹杂， 存在部分孔隙，孔隙率4％－ 20％。
一.喷涂技术的原理 3.涂层结构（2）
涂层内有一定比例的孔隙，产生原因是： （1） 喷涂角度不同造成的遮蔽效应； （2） 涂层材料凝固收缩时形成的空隙。 孔隙将降低涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性。
涂层内的氧化夹杂物含量及涂层的致密度取决于
加热源、喷涂材料及喷涂工艺。
一.喷涂技术的原理 4.涂层应力（1）
涂层冷凝收缩时，涂层外层的拉应力、涂层内层的压
应力、组织转变产生的微观应力，结果使涂层产生残余张 应力，应力大小与涂层厚度成正比，当张应力超过涂层与 基材之间结合强度时，涂层就会发生破坏。
涂层受张应力 山于涂层颗粒收缩，基体使涂 层产生张应力
金属氧化物
三.热喷涂材料 2.喷涂材料的要求
（1）热稳定性好，在高温焰流中不升华，不分解(复合粉
末）。 （2）有较宽的液相区，使熔滴在较长时间内保持液相。 （3）与基材有相近的热膨胀系数，以防止因膨胀系数相 差过大产生较大的热应力。
（ 4 ）喷涂材料在熔融状态下应和基材有较好的浸润性，