设备维修新技术

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第六讲 纳米电刷镀技术
五、纳米复合电刷镀复合镀层的组织和性能
2 ．镀层的性能 纳米复合电刷镀层中由于存在大量的硬质纳米粒子，
且组织细小致密，因此其硬度、耐磨性、抗疲劳性能、耐 高温性能等均比相应的金属刷镀层好。
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第六讲 纳米电刷镀技术
五、纳米复合电刷镀复合镀层的组织和性能
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第七讲 热喷涂技术
二、电弧喷涂技术
电弧喷涂是热喷涂技术中的后起之 秀，它是以电弧为热源，将熔化了的金 属丝材用高速气流雾化，并以较高速度 喷射到工件表面形成涂层的一种工艺。
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第七讲 热喷涂技术 （一）电弧喷涂设备、原理
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1 电源 2 喷枪 3 送丝机构 4 冷却装置 5 油 水分离器 6 储气罐 7 空气压缩机
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第七讲 热喷涂技术
（三）电弧喷涂工艺 1．预处理工艺
工件表面预处理包括以下内容： －－表面清洗 －－表面预加工 －－ 表面粗糙化
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第七讲 热喷涂技术
2．喷涂工艺
高速电弧喷涂工艺参数对雾化粒子的温度和雾化效果 有较大的影响。工艺实践表明，喷涂电流一般不超过 200A为宜。喷涂电流一定时，电弧电压越高，输入的电 功率增加，金属丝材熔化加快，熔融粒子温度升高，粒子 氧化严重，继续增加电压，由于送丝速度不变（由喷涂电 流决定），容易造成电弧熄灭，不能进行正常喷涂，所以 喷涂电压一般不高于36V。
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第六讲 纳米电刷镀技术
四、纳米复合电刷镀工艺
纳
刷镀电压
米
纳米复合电刷镀过程中，
电
工件与镀笔的相对运动速
刷
度一般为6~10m/min。相对
镀 参
刷镀温度
运动速度太快时，不利于 纳米粒子的沉积，且易引
数
起纳米复合镀层应力过大。
选
速度太慢时，局部发热量
择
大，容易引起复合镀层表
低碳马氏体组织，膨胀系数小，可以喷涂 较厚的涂层，具有较好的韧性和耐磨性， 可以用作打底涂层。 奥氏体不锈钢组织，配合适当的封孔剂， 涂层具有良好的耐晶间腐蚀与点蚀性能
铝基复合陶瓷涂层，具有较高的摩擦系数 和良好的摩擦系数保持能力，可用作防腐 防滑耐磨涂层 可制备Fe3Al金属间化合物复合涂层，可应 用于电厂燃煤锅炉管道等的高温冲蚀磨损 防护
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2020/12/8
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主要内
容 第一讲 纳米减摩与自修复技术
第二讲 快速粘接堵漏技术
第三讲 快速贴体封存技术
第四讲 划伤快速修复技术
第五讲 纳米固体润滑技术
第六讲 纳米电刷镀修复技术
第七讲 高速电弧喷涂技术
第八讲 电子装备快速清洗技术
第九讲 无电焊接技术
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第七讲 热喷涂技术
电弧喷涂是以两根 丝状金属喷涂材料在喷 枪端部短路产生的电弧 为热源，将熔化的金属 丝用压缩空气气流雾化 呈微熔滴，高速喷射到 工件表面形成喷涂层的 一种工艺。原理简图如 图所示。
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第七讲 热喷涂技术
高速电弧喷涂是一个不断重复进行熔化－雾化－喷 射－沉积的过程。
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第六讲 纳米电刷镀技术
六、纳米复合电刷镀技术的应用
1. 应用领域和前景
在设备维修中，纳米复合电刷镀技术可以应用的典 型场所主要包括：
轴、轴承、轴瓦类零部件的密封或配合表面； 壳体、箱体、衬套类零部件密封或配合表面； 孔、槽类零部件的内表面.
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第七讲 热喷涂技术
（三）高速电弧喷涂技术
高速电弧喷涂是在传统电弧喷涂的基 础上，采用气体动力学原理优化设计喷枪 结构，通过产生高速气体射流强烈雾化和 加速熔化粒子，形成高度致密喷涂层的新 型电弧喷涂技术。最可贵的是该技术仍然 保留了传统电弧喷涂技术的优质、高效、 低成本的特点。
刷镀层硬度与温度的关系
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第六讲 纳米电刷镀技术
六、纳米复合电刷镀技术的应用
1. 应用领域和前景
目前，纳米复合电刷镀技术主要用来进行零部件表 面损伤的修复、新品零部件表面的强化和防护。各种机 械设备的耐磨件和密封件，在工业、民用和军事装备中 均具有良好的应用前景，可以创造巨大的经济效益。
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第七讲 热喷涂技术 一、火焰喷涂技术
（一） 丝材火焰喷涂
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第七讲 热喷涂技术
（二） 粉末火焰喷涂
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第七讲 热喷涂技术
（三） 火焰粉末喷熔技术
原理：以氧-乙炔火焰为热源，把自熔性合金 粉末喷涂在经过制备的工件表面上，在工件不 熔化的情况下，加热涂层，使其熔融并润湿工 件，通过液态合金与固态工件表面的相互溶解 和扩散，形成一层呈冶金结合并具有特殊性能 的表面熔敷层。 两个过程：喷涂过程；重熔过程。
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第六讲 纳米电刷镀技术
四、纳米复合电刷镀工艺
纳
刷镀ຫໍສະໝຸດ Baidu压
米
电
刷
镀 参
刷镀温度
数
选
择
相对运动速度
刷镀电压与工件被镀面积 大小、镀笔与工件相对运 动速度、复合镀液种类、 镀液中纳米粒子含量和镀 液温度等因素有关。为了 使纳米粒子很好地在刷镀 层中沉积，其正常刷镀电 压一般比相应基质金属镀 液刷镀电压稍高
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第七讲 热喷涂技术
类别 7Cr13耐磨丝材 低碳马氏体丝材 奥氏体不锈钢丝材 Al2O3复合防滑丝材 WC复合丝材
常用粉芯丝材及应用领域
主要成分 FeCCrMn FeCrNiMo
FeCrNi Al/Al2O3 Fe3Al/WC
主要应用领域
马氏体不锈钢组织，涂层硬度高，可用于 造纸烘缸、压力柱塞、曲轴等零部件修复
面发黑，且易造成组织疏
相对运动速度
松、表面粗糙。
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第六讲 纳米电刷镀技术
五、纳米复合电刷镀复合镀层的组织和性能
1 ．镀层的表面形貌及组织
a) 快 镍 刷 镀层
与金属刷镀层形貌
相比较，纳米复合刷镀
层组织更加细小、致密，
其镀层表面粗糙度小。
c) n-Al2O3/Ni复合刷镀 层 (镀 液中 含30g/L nAl2O3)
b) n-Al2O3/Ni 复合刷镀层 (镀液中含 10g/L nAl2O3);
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第六讲 纳米电刷镀技术
n-Al2O3/Ni纳米复合镀层的微观组织 (TEM观察)
纳米电刷镀复合镀层的微观组织特征为：纳米粒子在复 合镀层中弥散分布，纳米粒子与基质金属良好结合；复合镀 层中含有大量纳米晶和非晶。
特点1：粒子速度显著提高
在距喷涂枪喷嘴轴向80mm范围内的气流速度达700～ 580m/s，而传统电弧喷涂为375～200m/s。雾化粒子平均直径 为普通枪的1/3～1/8。工作喷涂距离内（150～300mm）粒子 飞行的平均速度高于350m/s。
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第七讲 热喷涂技术
特点2：涂层的结合强度显著提高
熔化
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雾化
喷射
沉积
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第七讲 热喷涂技术
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第七讲 热喷涂技术
（二）电弧喷涂材料
电弧喷涂丝材包括两类，实芯丝材，粉芯丝材。 1.实芯丝材 1实345）））芯）锌铜镍丝钼及及及材锌：铜镍按合钼合合材金金金在质：：：可喷锌纯镍分涂喷铜合为涂中主金两层常要中种已用用作：广作作一为泛电喷是应粘器涂有用结开材色于关底料金室和的层属外电主丝材露子要材天料元为。的使件镍主钢的铁 构用塞要导层铬件环。包电。合，括喷黄、金还如铝铜涂。刹可水、喷层这车以门锌涂及类片用闸、层塑合、、作铜广像金桥铝、摩泛、具梁钼合应擦工有、、金用艺非表铁镍于品气常面塔等修、缸好和的金复水的等容属减磨泥抗器。及摩损等等高其工和建的温合加筑作常氧金工表温化涂；超面腐性二层差的蚀能是，防的装，黑如护零饰可色活。件喷金在涂， 属修层88丝补。02℃材有铝6）高）。青铸铝温主铜造碳及下要的砂铝钢使是结眼合及用碳合、金低，钢强气：是、合度孔用目不金于高的前锈储黄，钢应钢水铜抗：用等容铸海碳很。器件水广钢、腐，的硫和蚀也热磺低可能阻气以力合材体用强金料包作，。钢围装并它的是饰具还钢应喷有可铁涂很构 件用好以、广耐的食水耐泛品蒸腐的储汽蚀高存、疲速器二劳、电氧性燃化弧和烧碳耐喷室、磨涂、一性材船氧。体料化主和碳。要闸、它用门氨具于等、修有的醋复腐强酸水蚀及度泵防碱较护叶等高。片介、、质气 耐弧闸喷的喷磨涂腐阀层蚀门涂性。，、一好因活般、此塞采来镍、用源铬轴高合广瓦金碳，泛被钢也、大可，价量用以格用来弥作低修补耐廉复碳腐等青蚀元铜特及素铸点耐的件高。烧及温高用损喷速作。涂电装层饰。
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第六讲 纳米电刷镀技术
二、纳米复合电刷镀技术的基本特点及原理
2 ．纳米复合电刷镀原理 电化学机理 共沉积机理 吸附机理 镶嵌机理
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第六讲 纳米电刷镀技术
二、纳米复合电刷镀技术的基本特点及原理
晶核 纳米 粒子
基体金属 （a）
基体金属 （b）
基体金属 （c）
用于防腐的铝涂层和用于耐磨的3Cr13涂层的 结合强度分别达到35MPa和43MPa，分别是普通电 弧喷涂的2.2倍和1.5倍。
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第七讲 热喷涂技术
特点3：涂层的孔隙率低、耐磨耐蚀性好 高速电弧喷涂3Cr13涂层孔隙率
<2%(相应的普通电弧喷涂为8%)。高速电 弧喷涂耐磨涂层的相对耐磨性是普通电弧 喷涂的2倍。
基体金属 （d）
（a）基质金属在基体表面沉积；（b）刷镀层生长 ，纳米粒子沉积；（c）基质金属裹覆纳米粒子； （d）形成纳米粒子弥散分布的复合刷镀层
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第六讲 纳米电刷镀技术
三、纳米复合电刷镀设备
纳米电刷镀液
电源
镀笔
纳米电刷镀维修箱
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第六讲 纳米电刷镀技术
四、纳米复合电刷镀工艺
纳
刷镀电压
米
刷镀温度影响复合刷镀
电
液特性、纳米粒子沉积、
刷
复合镀层组织生长、复
镀 参
刷镀温度
合镀层内应力等复合镀 层组织和性能的多个方
数
面。工件的理想施镀温
选
度为室温，最低应不低
择
于15oC，最高不宜高于
相对运动速度
50oC。
第六讲 纳米电刷镀技术
六、纳米复合电刷镀技术的应用
修复某外轮德国制造MAK6M281A柴油机主轴承座
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第七讲 热喷涂技术
热喷涂是将熔融状态的喷涂材料，通过 高速气流使其雾化喷射在零件表面，形成涂 层的一种金属表面加工方法。
根据热源来分，热喷涂有四种基本方法： 火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和特种喷涂。
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第七讲 热喷涂技术
3Cr13丝材喷涂雾化粒子形貌
图1. 高速枪喷涂锌涂层截面形貌(200×)
图2. 普通枪喷涂锌涂层截面形貌(200×)
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接 触 疲 劳 特 征 寿 命 ， 106
周次
镀液中纳米粉含量，g/L
n-Al2O3/Ni复合刷镀层的抗接触 疲劳性能 （试验载荷 300Kgf/mm2）
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刷镀层磨痕深度随温度的变 化曲线
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第六讲 纳米电刷镀技术
五、纳米复合电刷镀复合镀层的组织和性能
2 ．镀层的性能
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2 ．镀层的性能
显 微 硬 度 HV
镀液中纳米粒子含量，g/L
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磨 损 失 重
10-3 g
镀层种类
A：快镍镀层； B、C、D、E：镀液 中纳米Al2O3粉含量分别为10、20、
30、40g/L时的复合镀层。
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第六讲 纳米电刷镀技术
五、纳米复合电刷镀复合镀层的组织和性能
2 ．镀层的性能
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第七讲 热喷涂技术
高速电弧喷涂枪的结构
根据空气动力学的有关原理，高速电弧喷涂枪采 用雾化空气通过缩-放（C-D）喷管的方案来提高雾化 气流的速度，实现高速电弧喷涂。
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第七讲 热喷涂技术
电弧喷涂火焰比较
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第七讲 热喷涂技术
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第七讲 热喷涂技术
2.粉芯丝材 粉芯丝材包括外皮和粉芯两部分，是由金属外
皮内包装着不同类型的金属、合金粉末或陶瓷粉末 构成的，因而同时具备丝材和粉末的优点，能够进 行柔性加工制造，拓宽了涂层材料的成分范围，并 可制造特殊的合金涂层和金属陶瓷复合材料涂层。
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