{技术管理套表}表面涂覆技术

一、熔合区的形成与结构
1. 熔合区 所谓熔合区一般包括熔合线和具有结晶层与扩散层的
过渡区段 。焊缝完全冷却以后，熔合区一部分由基体金 属组成，另一部分由焊缝金属组成。
2．熔合区的结构特点 两种金属尽管合金化特性彼此差别很大，但只要它们
的晶格相同，基体金属与焊缝金属的熔合区就有相容性 。
对于组织类型不同的钢，熔合区的形成过程就比较复 杂。根据结晶方向和尺寸相适应的规律，被焊金属晶格 的相差不超过9﹪才会产生共同的结晶。这时在熔合区内 就出现从一种晶格过渡到另一种晶格的单原子层，此过 渡层总是受到一定的应力。
表面预处理
(3)湿面修复的表面处理
表面潮湿的原因很多，有天气 、冷凝水、泄漏或渗漏，用 一般的表面粘涂材料必须使表面干燥，表面处理步骤如下： 必须止住泄漏或渗漏，有时只需关掉阀门即可，如果不允许 关闭作业系统，必须首先止漏； 如果泄漏是由腐蚀引起的，漏点边的内壁变得很薄、很疏松， 此时可先将孔扩大到原壁厚处，然后再堵； 用吸水材料擦去表面的冷凝水、湿迹及污物，余下的湿气可 通过加热吹干； 后续步骤同常规表面处理1）-7）。
纯度高、耐热性好，如混入杂质，会引起树脂 降解；
密度小，分散性好，在树脂中无沉降。
✓ 辅助材料
作用：大大改善涂层的韧性、抗老化性以及降低 胶的粘度、提高涂敷质量、改善施工工艺性等。
包括增塑剂、增韧剂、稀释剂、固化促进剂、 偶联剂、消泡剂、抗老化剂等。
粘结剂的种类
表面粘结工艺及涂层加工
1. 粘涂层的涂敷工艺
粘结剂（粘合剂）的组成与分类
粘结剂 基料 固化剂 填料 辅助材料
✓ 基料(粘料或胶料)
主要为热固性树脂、合成橡胶等，如环氧酚醛、 聚氨酯弹性体、不饱和聚酯、丙稀酸酯等，具有 三向交联结构，尤其经改性处理后，强度、韧性、 耐介质性、耐水、耐热性大大高于一般聚合物材 料。 作用：把涂层中的各种材料包容并牢固地粘附在 基体表面形成复合材料涂层。
• （3）堆焊层厚度较大，一般堆焊层厚度可在2～3㎜内 调节，更适合于严重磨损的工况条件。
• （4）堆焊方法具有高的性能价格比，当工件的基体采 用普通材料制造，表面采用高合金堆焊层时，不仅降 低了制造成本，而且还节约许多贵重金属。
二、堆焊的应用 1）恢复工件尺寸 2）抗磨损 3）抗腐蚀堆焊
异种金属熔焊（堆焊）理论
一般说来，用手工电弧焊时，过渡层的平均厚度约为 0.4～0.6㎜，而用埋弧时，约为0.25～0.5㎜。
二、扩散过渡层
• 在堆焊过程中，固态基体金属和液态金属互相作用必定 会引起熔合区内某种程度的异扩散。异扩散速度的大小 取决于温度、接触时间、浓度梯度和原子的迁移率。异 扩散形成的扩散过渡层往往会损害焊层的性能。
➢ 在哪些方面应用受到限制
表面粘涂层在湿热、冷热交变、冲击条件下，以 及其他复杂环境条件下的工作寿命是有限的； 有机胶粘剂构成的表面粘涂层耐温性不高，一般不 超过350℃，无机胶粘剂可耐1000℃高温，陶瓷胶 粘剂耐高温达2000℃以上，但较脆 ； 表面涂层有较高的抗拉、剪切强度，但抗剥离强度 较低； 使用有机胶粘剂，尤其是溶剂型胶粘剂存在易燃、 有毒等安全和环境问题。
尤其适用于特殊材料和特殊工况零件的修复：
• 难以或无法焊接的材料制成的零件； • 薄壁零件，用热修复方法（如堆焊）修复时容易变形和产生
裂纹，用表面黏涂修复可以避免这些问题的产生； • 结构形状复杂的零件内外沟槽、内孔磨损、难以焊补，采用
表面黏涂技术修复十分方便； • 某些特殊工况和特殊部件； • 需现场修复的零部件。
表面预处理
(2)油面修复的表面处理
工作状态的油箱、油罐、油管产生泄漏，修复时要做到彻底 除油往往非常困难，但修复前表面必须经过下列步骤： 擦去待修位的油泥； 用断锯片、砂布或磨轮等除去表面油漆露出金属基体； 如果不能关闭作业系统，必须首先止漏；； 止漏后用干净的棉布（有清洗剂更好）擦去修复部位表面的 浮油。
2）液体粘结材料应选用硬鬃毛刷子或橡胶刷涂器； 3）修补过程中如有多余物被挤出，应立即在其固化之前清 除掉； 4）为提高修复层的力学性能或弥补大的缺陷，应使用补强 带； 5）若表面粘结材料涂层固化后需涂敷另一种表面粘结材料 来补强，应先打磨粗化底层的涂层表面。
固化过程
（1）固化反应及影响因素：
固化反应：A+B 从顺滑的泥状（或液态）到涂层开始硬化的交
界点，称为初硬点，在此之前的时间段为粘涂材料的初硬阶段，
又称适用期；
温度对固化过程的影响:
温度
固化速度
配制量对固化过程的影响：
配制量 反应热 固化反应 适用期
低温工况和高温工况固化
固化过程
（2）涂敷层固化后处理：
后固化-表面粘结材料在常温下达到完全固化后，分子间反 应基本完全停止。如果此时将涂层加温到100℃并保持恒温3～ 5h，分子反应还将有所继续，分子密度将不断增加，这一过程 称为后固化；
室温固化、应力分布均匀、能粘涂不同的材料 ；工艺简便，不需要专门设备，只需将胶黏剂涂 敷于待修表面，室温操作，不会使零件产生热 影响和变形；
可根据需要使零件表面获得耐磨、耐蚀、绝缘 、导电等性能，是一种快速而价廉的修复和预 保护工艺。
➢应用
可粘涂各种不同的材料，如金属、陶瓷、塑料、水 泥、橡胶等；
孔洞内及金属块（柱）都涂一层修补剂，然后将之镶入孔洞 室内温（20℃以上）固化8～12h后可修磨平整。
镶嵌金属块
修整
表面黏涂技术的应用及实例
✓ 表面黏涂技术的应用实例二
修补发动机气缸的腐蚀及锈蚀
表面预处理 腐蚀坑的修补
形成法修冷却水 口
表面黏涂技术的应用及实例
✓ 表面黏涂技术的应用实例三
加强船舱底部的强度
表面黏涂技术的应用及实例
✓ 表面黏涂技术在修复领域的应用
铸造缺陷的修补
铸造缺陷—气孔、缩孔
零件磨损、划伤的修复
恢复尺寸简单易行，既无热影响，涂层厚度又不受限制，同时涂层还有 很好的耐磨性。
渗漏、泄漏紧急修补和带压堵漏
“滴、冒、漏、渗”等问题
受腐蚀、气蚀、冲蚀设备的修复和预保护涂层 高温、绝缘、导电特殊工况零件缺陷修补 机件联接、裂纹、破裂的修补
4. 铬-钼、铬-钨热稳定钢：性能特点是含碳量0.5﹪左右， Cr、W、Mo、V为主要合金元素，红硬性好，高温耐磨性好， 用于热模具堆焊。
表面预处理
不同的工况有不同的表面处理要求，相应地也就有不同的处 理方法。
(1)常规表面处理：
严重的油污必须用清洗剂或化学纯丙酮清洗； 所有的游离物、铁锈及表面污染物，包括原有的涂层必须要 清除掉； 不要在除锈剂清理后的表面未经干燥处理就直接涂敷修补剂； 清洗后的表面应尽快涂敷表面粘涂材料，以免清洗后的表面 再次生锈，氧化或污染； 修补时不得有任何液体进入待修表面。
• 4.堆焊用于强化某些表面，因而希望焊层尽可能平 整均匀。这要求堆焊材料与基体应有尽可能好的润 湿性和尽可能好的流平性。
堆焊较其它表面处理方法的优点
• （1）堆焊层与基体金属的结合为冶金结合，结合强度 高，抗冲击性能好。
• （2）堆焊层金属的成分和性能调节方便，可以设计出 各种合金体系，以适应不同的工况条件。
配制表面粘结材料
1）准确配比 A+B 2）混合均匀 3）其他
对于紧急修补类产品，尤其在夏季施工时，配制量不宜超过 20g，以防施工前产生硬化； 配制过程中有时空气会混进修补剂中产生气泡，可在塑料板 上用胶刀将修补剂摊开，放慢搅拌速度将气泡排出去。 Nhomakorabea涂敷
1）糊状粘结材料在使用时应选择宽度适合于修补面的刮刀， 将混合后的修补材料用力反复在待修表面来回涂抹，以确保该表 面完全被修补剂浸润；
由于海水冲蚀、盐雾气氛及舱内化学介质泄漏造成舱底钢板发生 腐蚀而降低强度，用粘涂材料可以修复钢板的腐蚀和增加钢板的 强度和厚度，其维修方法：
材料准备
表面准备 修补工艺
不需要增强的部位 需要增强的部位
表面黏涂技术的应用及实例
✓ 表面黏涂技术的应用实例四
修复损坏的传动轴
传动轴后轴承接触部位受微动磨损、粘着磨损或由 于化学介质作用发生腐蚀或锈蚀，采用钛合金粘涂材 料可以成功地修复磨损部位，修复后的耐磨性与耐腐 蚀性完全达到甚至超过原材质的性能。
后固化通常可以提高修复层综合性能的20%～30%。
表面黏涂技术的应用及实例
✓ 表面黏涂技术在修复领域的应用
表面粘涂技术已广泛应用于航空航天、机械、电子、交通、 建筑、纺织、石化、医疗等行业，不仅用于密封、堵漏、绝缘、 导电，还广泛应用于机械零件的耐磨损、耐腐蚀修复和预保护 层，也用于修补零部件的缺陷，如裂纹、划伤、尺寸超差、铸 造缺陷等。
7.3 堆 焊
堆焊：是借用焊接的手段对金属材料表面进行厚膜改质
。对本来是用一般材料制成的零件，通过堆焊一层高合金， 可使其性能得到明显的改善或提高。堆焊也是修复的方法。
堆焊是一种熔焊工艺 ，堆焊就其物理本质和冶金过程 而言，具有焊接的一般规律，原则上已有的熔焊方法都可 以用于堆焊。
堆焊技术的进步是希望采用的堆焊方法有较小的母材 稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高 效、低稀释率的堆焊技术。
基料的性能： 1）对涂敷基体及填料有很强的结合强度； 2）固化物具有较高的机械强度及优良的耐温、
耐油、耐化学和抗老化性能，其弹性模量和稳定 性高，同时可吸收能量；
3）固化物无收缩。
✓ 固化剂（硬化剂或熟化剂）
作用：与黏料发生化学反应，形成网状立体聚合 物，把填料包络在网状体之中，形成三向交联结 构。 固化剂的特点：
１）固化物硬度高，韧性好、耐磨性好； ２）能室温固化，固化时间短。
✓ 填料(增强材料)
作用：改善粘结剂的工艺性能、耐久性、强度或 降低成本等，一种非粘性固体物质
增强材料的选择对复合材料涂层的性能至关重 要，从化学角度讲，选用的增强材料性能为：