第五章 表面涂覆技术-part2

c) 对光和热的反射性：镀铝钢材对光和热的反射能力与表
面形成的Al2O3膜有关，在500℃以下仍然保持很高的反 射率，此时镀铝钢板比不锈钢板表面温度低近50℃。适 合做炉子内衬。
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第二节 热浸镀
Al Fe2Al5＋FeAl3
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第二节 热浸镀
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第二节 热浸镀
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第二节 热浸镀
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第三节 堆焊
堆积层堆焊(Build up)：修复填充缺失磨损的体积。 隔离层堆焊(Buttering)：焊接异种材料或有特殊要求的材料时，为
保证接头质量和性能，预先在母材表面（或坡口面）上熔敷的一 定成分的金属层称隔离层。熔敷隔离层的工艺过程称隔离层堆焊
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第三节 堆焊
堆焊技术的进步一是体现在工艺方法上，例如由最初的手 工电弧堆焊、氧乙炔堆焊发展为埋弧堆焊、振动堆焊、气 体保护堆焊和等离子堆焊等；另一方面体现在堆焊材料 上，成分由原来的碳钢、低合金钢发展为多种性能的高合 金钢(如高速钢、高铬合金铸铁)、镍基合金，钴基合金、 铜基合金以及超硬碳化钨金属陶瓷。 汽车、拖拉机、工程机械、轧辊、轴类、工模具等易损零 件均大量采用堆焊工艺修复。修复旧件的费用较低，而使 用寿命往往比新件还高，如堆焊旧轧辊的费用是新轧辊的 30％～50％，而轧制金属量可比新轧辊提高3—5倍。因此， 广泛采用堆焊工艺修复旧件，对节约钢材，节省资金，弥 补配件短缺，提高经济效益等作用显著。
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氧乙炔焰堆焊 手工电弧堆焊 钨极氩弧堆焊
手工送丝 自动送丝 粉末堆焊
熔化极气体保护电弧堆焊 其中：自保护电弧堆焊 单丝 多丝 串联电弧 单 带 极 多 带 极 自动送粉 手工送粉 自动送丝 双 热 丝
埋弧堆焊
等离子弧堆焊 电渣堆焊
堆焊金属选择的一般原则
工作条件 高应力金属间磨损 低应力金属间磨损 金属间磨损+腐蚀或氧化 低应力磨料磨损、冲击浸蚀、磨料浸蚀 低应力严重磨料磨损，切割刃 气蚀浸蚀 严重冲击 严重冲击+腐蚀+氧化 高温下金属间磨损 凿削式磨料磨损 热稳定性，高温蠕变强度（540℃） 堆焊合金 钴基合金 低合金钢 钴基、镍基合金 高合金铸铁 碳化物 钴基合金 高合金锰钢 钴基合金 钴基合金 奥氏体锰钢 钴基、镍基合金
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2.
3. 4.
第三节 堆焊
堆焊方法分类
氧乙炔焰堆焊（丝材、粉末） 手工电弧堆焊 埋弧堆焊 电弧堆焊 堆焊 气体保护堆焊 单丝埋弧堆焊 多丝埋弧堆焊 带板埋弧堆焊 熔化极气体保护堆焊 非熔化极气体保护堆 自保护管状焊丝堆焊 振动电弧堆焊
等离子弧堆焊 电渣堆焊
冷丝等离子弧堆焊 热丝等离子弧堆焊 粉末等离子弧堆焊
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第二节 热浸镀
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第二节 热浸镀 二. 热浸镀锌
热浸镀锌是世界各国公认的一种经济实惠的保护工艺。热浸镀锌镀层的 结合牢固性、覆盖性都远比电镀锌好。
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第二节 热浸镀
在钢材热镀锌时，锌液与钢材之间发生一系列的复杂的物理化学过程。 包括锌液对钢表面的浸润、铁的熔解、铁原子与锌原子之间的化学反应 以及铁原子与锌原子的相互扩散等。经过这些过程，在钢材表面便形成 了由铁与锌结合的Fe-Zn合金层。当热镀纯锌时，此合金层由Γ、δ1和ζ三 个相构成。
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第二节 热浸镀
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热浸镀钢材的主要用途
种类 热浸镀 锌板、 带 热浸镀 锌钢管 热浸镀 锌钢件 热浸镀 铝钢板 热浸镀 铝钢丝 热浸镀 铝钢管 用途 1)建筑业：屋顶板内、外壁材料，围栏，百叶窗，排水管道及其它建筑器材 2)交通运输业：汽车车体与运输器械制造的面板与底板等 3)机器制造业：各种机器、家用电器、通风装置的壳体、仪表箱、信号与开关箱等 4)器具方面：各种橱柜、公文柜、箱子、槽、罐、水桶与烟筒等 1)一般管道用：水、煤气、蒸汽与空气用管、电线套管与农田喷灌管、排水管等 2)石油、化工业: 油井管、油井套管、输油管及架设栈桥钢管桩、加热器、冷凝冷却器等 3)建筑业：建筑构件、脚手架、暖房结构架、电视塔及桥梁结构等 1)通讯与电力工程：电报、电话、有线广播、铁道闭塞信号架空线、电缆、高压输电导 线、矿用钢丝绳等 2)一般用途：牵拉、编织、结扎、捆绑及普通民用等 3)供水暖、电讯构件，输变电铁塔、灯塔，矿山井筒装备、井 1)耐热方面：汽车排气系统、烘烤炉、食品烤箱、粮食烘干设备、烟筒等 2)耐蚀方面：大型建筑物的屋顶板、侧壁、瓦楞板；通风管道、汽车底板和驾驶室；包装 用材、水槽、冷藏设备等 1)低碳钢丝：编织成网用作篱笆、围栏、海岸护堤网、鱼网；山道及矿井巷道用安全网； 食品烤炉链条等 2)高碳钢丝：架空通讯电缆、架空地线、钢芯铝绞线的芯线；舰船用钢丝绳等 1)石油加工：管式炉管、热交换器管道 2)炼焦化工：热交换器、分馏塔、冷凝器、管式煤气初冷器、洗涤塔管道等 3)化学工业：硫酸、邻苯二甲酸酐的管式接触器、热交换器及各种干或湿、热及冷的腐蚀 性气体、液体的输送管道等，蒸汽锅炉管道等
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第三节 堆焊 三. 堆焊的用途分类 按用途分：堆焊通常有4种类型： 包覆层堆焊(Cladding)：把填充金属熔敷在低合金钢或碳钢的基材
表面。提供抗腐蚀的保护层的工艺过程。 包覆层除了耐均匀腐蚀外，还要抗局部腐蚀，因而应严格控制堆 焊层的稀释率，确保包覆层所需的合金含量。包覆层在强度设计 中不予考虑。 耐磨层堆焊(Hard facing)：熔覆高硬度耐磨层。
镀铝方法中，以热浸镀工艺最经济，应用范围最广，并且在许多情况下 可以用普通碳钢代替不锈钢和高合金镍铬钢，节约大量昂贵的合金元素 钢材的热镀铝一般指热镀纯铝和热镀铝硅两种镀层。铝硅镀层多用于钢 板、钢丝等需加工变形的产品。纯铝镀层主要用于不需再加工的钢结构 件和钢管等产品。 热镀纯铝层的合金层厚而脆，不能用于钢板、钢丝等需加工变形的产 品，而含硅的镀铝层的合金层薄而软，有利其镀层产品的加工变形。纯 铝镀层的合金层很厚，且不平坦．呈锯齿状。一般镀铝条件下，纯铝镀 层的合金层厚度约30μm。铝硅镀层的合金层厚度很小且平坦。一般热镀 铝硅合金条件下，其厚度约5μm。铝硅镀层的硅含量一般在6％-l0％。
1. 堆焊的目的是用于表面改质，因此，堆焊材料与基体往往差别很 大，具有异种金属焊接的特点。堆焊层材料和基体材料的性能差异 会严重影响其焊接性。如果两种金属不相容，则不可能直接用于堆 焊，例如：铅与铜、铁与镁、铁与铅。对于那些有限互溶而易形成 金属间化合物的焊材，一般焊接会降低接头性能，但大多可用于堆 焊。不过必须采取适当的工艺防止堆焊层开裂。 与整个机件相比，堆焊层仍是很薄的一层，其强度只要能承受表面 耐磨等要求即可。堆焊层与基体的结合力，一般冶金结合即可满 足，但是必须保证对基体的强度不损害，或者损害可控制在允许限 度之内。 要保证堆焊层自身的高性能，要求尽可能低的稀释率。 堆焊用于强化某些表面，因而希望焊层尽可能平整而均匀。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。
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第二节 热浸镀
a) 耐热性（抗高温氧化性）：镀铝钢材在大气中在450℃以
下可以长期使用。镀铝后的钢材使用温度可提高200℃。 Q235钢镀铝后抗高温氧化性能优于0Crl7Mnl3Mo2N，提 高抗高温氧化能力100倍以上。
b) 耐蚀性：镀铝钢材具有优异的耐大气腐蚀性，特别是在
含有SO2、H2S、NO2、CO2等工业大气的环境下。在大气 条件下，浸镀铝比浸镀锌有更好的耐蚀性能，其腐蚀量 仅为热浸镀锌钢的1/10 ～1/5。
一. 堆焊的定义： 堆焊(Surfacing)是用焊接的方法把填充金属熔敷在基材 表面以获得满足某特定服务要求所需要的性能和尺寸的 工艺过程。堆焊既可修复材料的缺陷，也可用于强化材 料或零件表面，使材料具有新的性能。
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第三节 堆焊 二. 堆焊的特点还具有自身的特性：
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第三节 堆焊
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第三节 堆焊
堆 焊 方 法
几种堆焊方法特点比较
稀释度 （%） 1～10 1～10 1～10 10～20 10～20 10～40 15～40 30～60 15～25 10～25 10～20 8～15 5～15 5～15 5～15 5～15 10～14 熔敷速度 （㎏/h） 0.5～1.8 0.5～6.8 0.5～1.8 0.5～5.4 0.5～4.5 0.9～5.4 2.3～11.3 4.5～11.3 11.3～27.2 11.3～15.9 12～36 22～68 0.5～6.8 1.5～3.6 0.5～3.6 13～27 15～75 最小堆焊厚度（mm） 0.8 0.8 0.2 3.2 2.4 3.2 3.2 3.2 4.8 4.8 3.0 4.0 0.25 2.4 2.4 2.4 15 熔敷效率 （%） 100 100 85～95 65 98～100 90～95 80～85 95 95 95 95 95 85～95 98～100 98～100 98～100 95～100
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第二节 热浸镀
根据热浸镀前处理方法的不同，其工艺可分为溶剂法和保护气法两大类： 1. 溶剂法热浸镀(Flux Method) 溶剂法是最常用的热浸镀方法。在热浸镀之前，在清洁的金属表面涂一层 助镀剂，防止钢铁腐蚀。浸入镀液后，助镀层能迅速分解，并起到清除基 体金属表面的氧化物、降低熔融金属表面张力的作用，以提高镀层质量。 预镀件碱洗→水洗→稀盐酸处理→水洗→溶剂处理→烘干→热浸镀→镀厚 处理→制品。 2. 氢还原法热浸镀(Reducing Method by Hydrogen) 典型的生产工艺是森吉米耳(Sendzimir)法。它是将待镀的钢材先通过微氧 化炉，将钢材表面残余的油污、乳化液等烧掉，同时钢材表面被氧化成蓝 色的氧化薄膜。然后进入通有氢气的还原炉，把钢材表面的氧化皮还原为 适合热浸镀的活性海绵状铁，并使钢铁继续加热，完成再结晶退火。在保 护性气氛中，钢材被冷却到适当温度后，进入镀锅。其余工艺同溶剂法。 该工艺取消了溶剂法中的碱洗、酸洗、水洗与溶剂处理等一系列操作步 骤，适合连续化生产，主要用于带钢热镀锌、铝和钢管镀锌等现代化的大 生产工艺。