(完整版)热喷涂

的同时受到激冷而凝固，从而产生微观收缩应 力，涂层的外层受拉应力；基体有时也包括涂 层的内层则产生压应力。涂层中的这种残余应 力是由于喷涂热条件及基体材料物理性质的差 异所造成的。
二、热喷涂的种类和特点
1.热喷涂的种类 一般按照热源的种类，喷涂材料的形态及涂层的功能
来分。如按涂层的功能分为耐腐，耐磨，隔热等涂层， 按加热和结合方式可分为喷涂和喷熔：前者是基体不熔 化，涂层与基体形成机械结合；后者则是涂层再加热重 熔，涂层与基体互溶并扩散形成冶金结合。热喷涂与堆 焊的根本区别在于母材基体不熔化或极少熔化。
2、涂层结构
喷涂层的形成过程决定了涂层的结构。喷涂层是 由无数变形粒子互相交错呈波浪式堆叠在一起的层状 组织结构。图5-4是涂层结构的示意图。图5-5则给出 了典型的热喷涂层的金相组织照片。
图5－5 Ni－Cr－B－Si火焰喷涂组织
从图5-5中可以看出，涂层中颗粒与颗粒之间不可避免地 存在一部分孔隙或空洞，其孔隙率一般在4％～20％之间。涂 层中伴有氧化物等夹杂。采用等离子弧等高温热源、超音速喷 涂以及低压或保护气氛喷涂，可减少以上缺陷，改善涂层结构 和性能。
④基体表面的预热处理，以减少涂层与基体表 面的温度差使涂层产生的收缩应力，避免涂层 开裂和剥落。预热温度不宜过高，以防基体表 面氧化，影响结合强度，一般在200℃ -300℃ 之间。
⑤非喷涂表面的保护
四、热喷涂材料
热喷涂材料按形状可分为： ①线材：喷涂设备简单，操作方便，耗能
少，成本低，工艺因素影响小，涂层质量稳定。 ②粉末：不受线材成型工艺的限制，成本
②冶金-化学结合。这是当涂层和基体表面出现扩散和合金化时 的一种结合类型，包括在结合面上生成金属间化合物或固溶体。 当喷涂后进行重熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合主要是冶金结 合。
③物理结合。颗粒对基体表面的结合，是由范德华力或次价键形 成的结合。
4.涂层残余应力 当熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形
一、热喷涂原理
1、喷涂涂层形成过程和涂层形成原理 喷涂时，首先是喷涂材料被加热达到熔化或半熔化
状态；紧接着是熔滴雾化阶段；然后是被气流或热源辐射 流推动向前喷射的飞行阶段；最后以一定的动能冲击基体 表面，产生强烈碰撞展平成扁平状涂层并瞬间凝固（图53a）。在凝固冷却的0.1s中，此扁平状涂层继续受环境和 热气流影响（图5-3b）。每隔0.1s第二层薄片形成，通过 已形成的薄片向基体或涂层进行热传导，逐渐形成层状结 构的涂层.
①适用范围广，取材范围广:几乎所有的金属,合金,陶瓷都可 以作为喷涂材料,塑料、尼龙等有机高分子材料也可以作为 喷涂料。可用于各种基体:在金属,陶瓷器具,玻璃,石膏,甚 至布,纸等固体都可以进行喷涂。
②工艺灵活：被喷涂物件的大小一般不受限制
③喷涂层的厚度可调范围大：薄者可为几十微米，厚者可为 几毫米。
发展
热喷涂技术从本世纪初出现至今已有几十年的历史， 热喷涂工艺、设备、喷涂材料及施工都有了突飞猛进的发 展：
从早期制备一般装饰性和防护性表面→制备各种功能 性涂层；旧件的修复工艺→新品的强化工艺；单一涂层→ 多层的包括产品失效分析、涂层设计、工艺设计和施工， 以及质量检测和控制在内的系统工程，成为像铸、锻、焊、 热处理一样的独立的热加工工艺。
热喷涂
热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、 激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、 塑料以及它们的复合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状 态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理 的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。如果 将喷涂层在加热重熔，则产生冶金结合。这种方法称为热喷 涂方法。
2、要求有较高的防护措施，喷砂及喷涂操作 过程中，均有颗粒粉末飞散及浮游在空气中；
3、涂层组织一般都有间隙，能吸油，提高润 滑性能，但易受腐蚀；
4、操作主要由人工进行，质量的稳定性和可 靠性较差。
三、热喷涂预处理
为了提高涂层与基体表面的结合强度，在 喷涂前，对基体表面进行清洗、脱脂和表面粗 糙化等预处理，是喷涂工艺中一个重要工序。
④工件受热程度可以控制：可使基体保持较低温度,基材变形 小，一般温度可控制在30～200℃,从而保证基体不变形、 不改变金相组织。
⑤生产效率高：操作程序少,速度快,如对同样厚度的膜层,时 间比电镀用的少得多。成本低,经济效益显著。
缺点：
1、对于较小的制品，喷涂效率（实际沉积在 制品表面的量与喷涂材料的使用量之比）低， 也不经济；
根据热喷涂使用的热源不同和喷涂材料状态的不 同，可分为三大类八种方法。 气体火焰喷涂→气体火焰丝喷涂、气体火焰粉末 喷涂、气体火焰爆炸喷涂、气体火焰喷焊 等离子喷涂→等离子丝喷涂、等离子粉末喷涂、 等离子粉末喷焊 电弧喷涂→电弧丝喷涂
2.特点：
与其它表面处理技术比Biblioteka ，热喷涂技术具有下述一些突 出的特点：
①基体表面清洗、脱脂：碱洗法、挥发溶液洗涤 法、三氯乙烯蒸气清洗法、对疏松表面的清洗 脱脂（清洗后将其加热到250℃ ，使油渗透到 表面，再清洗。）
②基体表面氧化膜的处理：机械加工法及酸洗
③基体表面的粗糙化处理，以提高涂层与基体 表面的机械结合强度：喷砂（砂粒有冷硬铁砂 <360 HV，SiC Al2O3 ）喷砂后还需涂敷结合 层；机械加工，如开槽、滚花等；化学腐蚀法， 晶粒各晶面的腐蚀速度不同；电弧法，电极与 基体表面局部熔合，产生粗糙表面。
低，来源广，组元间可按任意比例调配，组成 各种组合粉、复合粉，从而得到相图上存在或 不存在的相组织，获得某些特殊性能。
但无论是线材还是粉末，必须具有下述特点，才 有实用价值：
①热稳定性好：热喷涂材料在喷涂过程中，必须能 耐高温，即在高温下不改变性能。
3.涂层结合机理 涂层的结合包括涂层与基体表面的结合和涂层内部的结合。
涂层与基体表面的结合强度称为结合力；涂层内部的结合强 度称为内聚力。
涂层中颗粒与基体表面之间的结合以及颗粒之间的结合方式：
①机械结合。碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒，由于凸凹 不平的表面互相嵌合，形成机械钉扎而结合。一般说来，涂层与 基体表面的结合以机械结合为主。