第五节热喷涂修复法
5.3.3-2 热喷涂修理法
§5.3.2热喷涂修理法热喷涂技术在项目五中轴流式压气机部件的修理，因此补充这部分内容。
一、热喷涂概述热喷涂是把丝状或粉状材料，加热到熔化状态，进一步雾化、加速，然后沉积到工件表面的工艺。
常见的热喷涂可以将纯金属、合金、氧化物、难熔化合物、有机塑料等喷涂到工件表面，获得耐磨、耐热、、耐氧化、防腐蚀、电绝缘或导电涂层；或用于控制机械零件之间的间隙，恢复零件的尺寸。
热喷涂技术与其它技术相比较有一下特点：1、喷涂的材料种类多，能适用于各种基体材料；涂层性能用途多；2、设备简单，通用性强，操作程序少，速度快，生产效率高；3、基体材料变形小，无热变形；常见的热喷涂有以下几种：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、等离子喷焊等。
而以火焰喷涂和等离子喷涂应用最为广泛。
二、火焰喷涂火焰喷涂是以氧气－燃气的火焰为热源，将丝状或粉状材料喷涂在工件表面。
下图是丝喷涂原理示意图。
从图中可见，金属丝穿过喷嘴中心，周围是环形火焰，火焰是由氧气－乙炔形成的，外围是压缩空气的通道；当金属丝被火焰加热熔化时，压缩空气就会将其雾化成液态粒子；这些粒子被压缩空气加速喷射到基体上，液态粒子与基体材料撞击，变平并粘附在基体材料表面；后续的液态粒子不断粘结在其上，就会堆积成涂层。
粉末火焰喷涂的热源也是喷枪，只是粉末材料悬浮于载气中，并通过喷嘴送出；当粉末进入火焰后，立即熔化并被喷射到工件表面。
常用的燃气是乙炔、氢气或丙烷。
这些燃气与氧混合，其燃烧的温度各不相同。
见下表：表1 不同燃气的火焰温度三、等离子喷涂以电弧等离体为热源，将喷涂材料喷在工件表面的工艺是等离子喷涂。
下图是等离子喷涂原理示意图。
从图中可见，钨阴极和铜阳极（喷嘴）之间的直流电，产生电弧，工作气体和粉末进入等离子火焰，并迅速熔化，随着火焰喷向工件表面。
其涂层形成机理与火焰喷涂相同。
下表是火焰喷涂与等离子喷涂工艺性质的比较。
表2 火焰喷涂与等离子喷涂工艺性质的比较四、热喷涂技术在航空发动机修理中的应用热喷涂技术在航空发动机修理中，已经称为延长发动机使用寿命，提高发动机性能和效率的不可缺少的技术。
热喷涂修复技术的应用
机电设备维修课程技术论文论文题目：热喷涂修复技术的应用系别专业年级学生姓名学号日期 2014年 4月目录1引言 (1)2 热喷涂技术 (2)（一）热喷涂技术 (2)（二）热喷涂技术分类与特点 (2)3：热喷涂设备 (4)（一）多电极等离子喷枪 (4)（二）单电极等离子喷枪 (5)（三）内孔HVOF 喷枪 (5)4.热喷涂材料 (5)（一）涂层的设计基本原理 (5)（二）材料的选择 (6)（三）粘结底层（打底层的选择） (7)（四）涂层制备 (7)5热喷涂技术在现代工业中的应用 (9)6 结论 (9)参考文献 (10)热喷涂修复技术的应用摘要：对于一些超薄零件，在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层，增加零件的耐磨性。
热喷入技术是制备涂层的主要方法，目前正迅速应用到民用工业领域。
本文主要介绍了热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况,并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。
关键字：表面工程，热喷涂，涂层，火焰喷涂。
1引言磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。
据有关资料介绍，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的损失约占国民经济总产值的4%～5%，而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。
我国每年由腐蚀和磨损造成的经济损失已达数亿人民币。
随着现代科学技术和现代工业发展，对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求，特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。
因此改善材料表面性能，不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源，更有利于社会的发展[1]。
热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择；二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失，这些特征以及热喷涂涂层所具备的耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、绝缘、隔热等特殊功能,使热喷涂技术得到迅速发展。
在选择一种涂层技术时应该考虑到涂层技术的经济性和技术性能，要在整个系统中考虑到表面涂层或其他表面改性和处理的方法，要知道表面要求的功能、服务环境、基材（合金、热处理等）所处理表面的性能，必须考虑到涂层自身的技术问题和经济性，涂层的使用寿命和优点，而不仅仅是涂层的生产成本。
7.4热喷涂技术
二）应用范围 1、机体等壳体类零件，油箱等薄板件和电瓶等非金属制品 破裂的粘补； 2、铸件砂眼、气孔的粘补； 3、离合器、制动带摩擦片的粘接，以替代铆接；
4、连接面的密封、堵漏；
5、可做为绝缘及防腐涂层； 6、零件表面磨损、划伤的修复； 7、零件表面腐蚀的修复。
一）胶接的特点 优点： 1、不受母材的影响，可连接和粘补各种不同的金属材料 和非金属材料，并不受形状和尺寸的限制； 2、接头应力分布均匀，避免因热影响区所引起的变形损 坏缺陷； 比焊、铆、螺栓连接的疲劳强度高十多倍，且能吸震、阻 尼振动。 3、可节省紧固件或焊条金属，减轻连接重量； 4、粘接表面平整，具有良好的密封、耐水、耐腐蚀和绝 缘性能； 5、粘接工艺简单，操作简便，不需复杂设备，成本较低。
2、有机胶按其胶接接头的受力情况分 1）通用胶： 常温固化，综合性能好；
2）结构胶： 强度较高，能承受较大载荷；
3）特殊用途胶： 导电，耐高、低温和密封。 另外，还可按包装、固化温度、使用温度等分类。
Hale Waihona Puke 二、粘接基本原理 粘接是靠胶在被粘接件之间的机械、物理及化学作用而进 行连接。要使粘接牢固，粘接处胶层必须有足够的内聚强度， 胶层与粘接面间则应有足够的粘附强度，才不致产生破坏。 1、粘接的破坏形式 内聚破坏、粘附破坏和综合破坏。
硼、硅的作用 氧-乙炔喷焊是采用子熔性合金粉末材料。所谓子熔性主要 指在案合金粉末中加入硼、硅元素，其作用是： 1）降低合金熔点 2）增强合金的子脱氧作用
3）提高合金的浸润性
4）提高合金的硬度 根据合金粉末的基本组成元素，自熔合金粉末可分为： 镍基、钴基、铁基以及碳化钨弥散型四大类。
第五章-热喷涂技术PPT课件
热喷涂的基本工艺流程图如图2所示
工件表面制备
喷
涂
表 表 表预
底
面面面
净 化
预 加 工
粗热 化
层
喷
喷后处理
涂
工
机封
作
械
层
加 工空
图2 热喷涂的基本工艺流程图
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1）表面净化
喷涂前，首先须将待喷涂表面净化，彻底清除附着在表面的油 污、油漆、氧化物等，显露出新鲜的金属表面。
2）表面预加工
表面预加工的主要目的是预留一定的喷涂层厚度。
镍合金中用作喷涂材料的主要为镍铬合金，这类合金具有非 常好的抗高温氧化性能，可在880℃高温下使用，是目前应用很 广的热阻材料。
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5） 钼
钼在喷涂中常作为结合底层材料使用，还可以用作摩擦表面的 减摩工作涂层，如活塞环、刹车片、铝合金气缸等。
6）碳钢和低合金钢
碳钢和低合金钢是广泛应用的电弧喷涂材料。它具有强度较高、 耐磨性好、价格低廉等特点。
第五节热喷涂修复法剖析
第五节热喷涂修复法剖析概述热喷涂修复法是一种常见的修复和保护材料表面的方法。
它是通过喷涂热熔涂层材料到被修复的表面，形成一个坚固的保护层。
这种方法常用于修复金属材料上的损伤和磨损。
原理热喷涂修复法基于热喷涂技术，该技术是通过将材料加热到熔点，然后喷涂到表面上。
喷涂的材料与被修复的材料相互黏合，形成一个坚固的保护层。
修复后的表面具有较高的硬度和耐磨性，可以有效延长材料的使用寿命。
应用热喷涂修复法广泛应用于各种行业，如航空航天、石油化工、电力、交通运输等。
它可以用于修复各种金属材料上的损伤和磨损，包括机械设备、管道、轴承等。
热喷涂修复法在提高材料表面硬度和耐磨性方面具有显著效果，可以大大减少材料的损耗和维修成本。
优点热喷涂修复法具有以下几个优点：1.高效性：修复速度快，可以迅速修复大面积的损伤和磨损。
2.高质量：修复后的表面密度高，结构致密，具有较高的硬度和耐磨性。
3.可塑性：热喷涂修复法可以适应各种材料表面的形状和尺寸，可以用于修复各种复杂结构的部件。
4.经济性：相较于传统的修复方法，热喷涂修复法可以大大降低维修成本，并延长材料的使用寿命。
缺点尽管热喷涂修复法有很多优点，但也存在一些缺点：1.能源消耗：热喷涂过程需要使用大量的能源来加热喷涂材料。
2.设备成本：热喷涂修复法需要使用专用的喷涂设备，设备成本较高。
3.技术要求：热喷涂修复法需要专业的操作技术和经验，对操作人员的要求较高。
热喷涂修复法是一种常见且有效的修复和保护材料表面的方法。
它通过喷涂热熔涂层材料形成坚固的保护层，提高材料的硬度和耐磨性。
该方法在各种行业广泛应用，具有高效性、高质量、可塑性和经济性的优点。
但需要注意的是，热喷涂修复法需要大量的能源和专业设备，并对操作人员的技术要求较高。
零件的电镀、热喷涂修复技术
本讲小结
热喷涂修复技术
• 概念 • 原理 • 设备 • 工艺
电镀修复技术
• 概念 • 原理 • 设备 • 工艺
5.4 热喷涂修复技术
一、概念
火焰喷涂
爆炸喷涂
电弧喷涂
等离子喷涂
5.4 热喷涂修复技术
二、材料
粉沫
线型
带型
棒型
5.4 热喷涂修复技术
三、原理
利用电弧或者氧乙炔火焰等热源，将热喷涂材料加热到熔融状态，在 氧乙炔或者压缩空气等高速气流推动下，喷涂材料被雾化并被加速喷射到 制备好的工件表面上。
5.3 电刷镀修复技术
二、工作原理
5.3 电刷镀修复技术
3三、、喷设焊备
镀笔结构图
镀笔形状
5.3 电刷镀修复技术
四、工艺
5.4 热喷涂修复技术
一、概念
利用电弧、离子弧燃烧的火焰将粉 末状或丝状的金属或非金属材料加热到 熔融状态，在高速气流推动下，喷涂材 料被雾化并以一定速度射向预处理过的 基体零件表面，形成具有一定结合强度 涂层的工艺方法。
5.4 热喷涂修复技术
三、原理
5.4 热喷涂修复技术
四、方法
1）氧—乙炔火焰粉末喷涂
5.4 热喷涂修复技术
四、方法
2）等离子喷涂
5.4 热喷涂修复技术
四、方法
3）电弧喷涂
5.4 热喷涂修复技术
五、工艺
工艺过程
预处理
工件预热
喷涂
后处理
凹切
表面 清理
表面 粗化
表面防 护
结 合 层
工作 层
封孔
机械 加工
5.3 电镀修复技术
一、概念
5.3 电镀修复技术
机械零件修复技术焊接修复技术热喷涂和焊接
有些力学性能和耐氯化物腐蚀性能优于铬镀层。
（3）镀铁
镀铁层的成分是纯铁，它具有良好的耐蚀性和耐
磨性，适宜对磨损零件作尺寸补偿。 其特点是： 1）镀铁层的硬度高。 2）镀铁层与基体结合强度较高。 3）镀铁层表面呈网状，有较好储油性能，加之硬度高，具有优良的耐
磨性。
（4）镀铜 镀铜层较软，富有延展性，导电和导热性能好，对于
（4）影响电镀质量的因素
（2）电镀后处理 电镀后处理包括钝化处理和除氢处理。钝化处理是指把已镀面放入一定 的溶液中进行化学处理，在镀层上形成一层坚实致密的、稳定性高的薄膜的 表面处理方法。钝化处理使镀层耐蚀性大大提高，并增加表面光泽和抗污染 能力。 3. 电镀金属 （1）镀铬 铬镀层的特点是： 1）耐磨损 2）耐腐蚀 3）与基体结合强度高 （2）镀镍 维修零件时表面镀镍厚度一般为 0.2~3 ㎜ ，镀镍层的
电镀是指再含有欲镀金属的盐类液液中，以被镀基体金属为阴极，通 过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积，形成镀层的 一种表面加工技术。 一、电镀 1. 电镀的基本知识 （1）电镀液 电镀液是由主盐、结合剂、附加盐、缓冲剂、阳极活
化剂、添加剂等组成。
（2）电镀反应
（3）金属的电沉积过程
电镀过程使镀液中的金属离子在外电场的作用下，经电极反应还 原成金属离子并在阴极上进行金属沉积的过程。 1）液相传质。 液相传质是指镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向阴极界面 迁移，到达阴极的双电层溶液一侧。液相传质有三种方式，即电迁移、对 流和扩散。
1）溶剂、碱液和超声波脱脂。 2）机械加工、打磨和喷砂。 3）化学腐蚀法。 4）涂底胶法。
二、表面粘涂修复技术 表面粘涂修复技术是指以高分子聚合物与特殊填料（如石墨、二硫化 钼、金属粉末、陶瓷粉末和纤维）组成的符合材料胶粘剂涂敷于零件表面， 赋予零件某种特殊功能（如耐磨、耐腐蚀、绝缘、导电、保温、防辐射等） 的一种表面强化和修复的技术。 1. 表面粘涂修复技术的特点 表面粘涂修复技术具有粘接修复技术的优点，而且，粘涂工艺简便，不
机电设备维修技术授课教案：热喷涂和喷焊修复法
②喷涂粉尘有害健康，注意防尘、通风。
③喷涂噪音可能损坏听力，请使用耳罩。
④喷涂弧光的辐射有损视力，请戴护目镜。
7、发展趋势：
（1）大面积长效防护技术得到了广泛应用
（2）修复强化大型设备及进口零部件国产化
（3）超音速火焰喷涂技术的应用
（4）气体爆燃式喷涂技术进一步得到应用
（3）工艺简单，修复周期短，生产率高，成本低。
（4）能改善和提高零件表面的性能，如抗氧化性、导电性、绝缘性、隔热性
等。
（5）喷涂层的结合强度不高。
3、应用范围
（1）恢复磨损工件的尺寸，如机床主轴、曲轴、凸轮轴轴颈、电动机转子轴、
机床导轨和溜板等；
（2）修复铸件的砂眼、气孔等缺陷；
（3）在需要耐磨的部位，喷一层耐磨材料如磷青铜或铝青铜，以提高零件的
6、合拢固化
将粘接件的粘接表面紧密叠合在一起，并根据粘接剂的特性确定固化温度、压力和时间。
7、检验
对完全固化后的粘接件进行全面的检验，观察有无裂痕、气孔等现象。
8、加工
如有必要可对粘接后的工件进行机械加工，以满足使用要求。
六、粘接修复法的应用
磨损性机件的修复：直接填补法、粘加塑料板法、粘接剂喷涂法
断裂型机件的修复：注意粘接接头设计
（5）氧乙炔火焰塑料粉末喷涂技术发展迅速
（6）热喷涂技术在化工防腐工程中得到应用
（7）激光重熔技术开始应用
（8）在建筑装潢医疗卫生方面也得到了应用
8、喷涂喷焊的分类
根据热源不同，热喷涂技术可分：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、电爆炸喷涂等。
热喷焊技术可分：火焰喷焊、等离子喷焊等。
喷涂喷焊材料可分：线状和粉末状。
热喷涂修复技术
的金属丝被压缩空气雾化成颗粒壮，喷射到工件表面形成涂
层。这种喷涂方法比线材火焰喷涂的效率更高和涂层质量更
好，电弧喷涂的另一个特点是可应用两根不同材料的金属
丝，制备假合金涂层。喷涂工作原理见图 6-9。
电弧喷涂按电弧电源可分为直流电弧喷涂和交流电弧
喷涂。直流：操作稳定，涂层组织致密，效率高。交流：噪 音大。
3、粉末火焰喷涂 这是一种将粉末喷涂到工件表面后立即进行融熔处
理的热喷涂方法，由于该过程类似焊接，因此也成为“粉 末火焰喷焊”。使用的喷涂材料为各种自熔性合金粉末， 主要用于制备耐磨、耐蚀的涂层，因为涂层是通过硼、 硅元素润湿作用熔合于基体表面，要求基材的熔点高于 喷涂粉末的熔点，而且基材表面能与硼、硅元素有较好 的润湿效果。这种喷熔层无空隙，结合强度约 150~200MPA，具有较好的耐冲击性能，原理见图 6-6。
加长，粒子加热更充分，氧化减少，涂层的质量得到明显改善，并且扩大了热喷涂在沉积金刚石膜，超导
氧化物涂层方面得到应用。
真空等离子喷涂（又叫低压等离子喷涂）：是在气氛可控的，4～40Kpa 的密封室内进行喷涂的技术。
因为工作气体等离子化后，是在低压气氛中边膨胀体积边喷出的，所以喷流速度是超音速的，而且非常适
2.0 倍，喷涂效率也较高。
电弧喷涂还可方便地制造合金涂层或“伪合金”涂层。通过使用两根不同成分的合金丝材和使用不同
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上海 陈惠国 高级工程师 13701焰喷涂设备相似，同样具有成本低，一次性投资少，使用也方便等优点。
但是，电弧喷涂的明显不足是喷涂材料必须是导电的金属焊丝，而不能使用其他材料，限制了电弧喷
涂的应用范围。
近些年来，为了进一步提高电弧喷涂涂层的性能，对设备和工艺进行了较大的改进，例如，将甲烷等
热喷涂法修复缸体主轴承座孔
载货汽车经常满载在山区道路 行 驶 时 ，由 于 发 动 机 负 荷 大 ，工 作 时主轴瓦与主轴承座孔内表面沿 圆 周 方 向 相 对 运 动 ，导 致 轴 承 瓦 背 和 座 孔 磨 损 ，其 圆 度 、圆 柱 度 误 差 超 差 ，严 重 时 ，还 会 发 生“ 抱 轴 ”故 障 ，使 缸 体 报 废 。针 对 这 种 情 况 ，我 们对磨损量较大的轴承座孔采用 热 喷 涂 工 艺 ，通 过 加 工 使 之 恢 复 到 标 准 尺 寸 。 检 验 记 录 表 明 ，采 用 该 方法修复的缸体使用寿命可达 ’(& 万 )*，每台节约成本 " 万元。现将 该工艺规程介绍给大家，以供参 考。
汽车维修 !##$%&
!"
必须对涂层质量进行认真检验。可 用半圆形小铜锤敲击工作层表面， 如响声清脆，表明涂层与座孔表面 结 合 良 好 ；如 响 声 嘶 哑 ，表 明 涂 层 与 座 孔 表 面 结 合 不 牢 ，应 刮 除 后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ重 喷 。
.%镗削座孔 "）仍 采 用 清 除 氧 化 层 时 选 好 的 座孔作定位基准。 !）对 中 镗 杆 ：在 镗 杆 上 安 装 专 用划针，使镗杆在定位基准孔内转 动 ，划 针 在 座 孔 内 壁 的 间 隙 应 一 致 ， 且 镗 杆 能 在 支 架 孔 内 灵 活 转 动 ，然 后紧固可调支架。 $）镗 削 座 孔 ：粗 镗 时 ，切 削 速 度 应 为 "/# (!/#: 9 *;<， 进 刀 量 为 #%#/(#%"#**， 吃 刀 深 度 应 选 择 适 当 ，避 免 引 起 镗 杆 振 动 。 精 镗 时 ，切 削 速 度 可 相 应 提 高 ，进 刀 量 可 减 小 ， 直到座孔内径达到标准尺寸为止。 精镗后，表面粗糙度 =8 的最大允许 值为 $%!(’%$! *。 .）镗 削 完 毕 ，用 手 提 式 微 型 软 轴砂轮将油道孔边缘磨成一定倒角 并去除毛刺，以减少该处的应力集 中 ，避 免 涂 层 剥 落 。 另 外 ，在 装 复 发 动机前，必须再次清除座孔表面和 油道内的金属屑及杂物，并对座孔 涂层进行浸油处理，使涂层表面微 孔晶粒间渗足润滑油，形成良好的 润滑油膜。!
机械零件修复技术
机械零件修复技术选择机械零件修复技术的原则：技术合理，经济性好、生产可行第一节机械修复技术机械修复技术：利用切削加工、机械连接和机械变形等各种机械方法，使失效的机械零件得以恢复的方法。
常用的机械修复技术：修理尺寸法、镶装零件法。
局部换修法和金属扣合法一、修理尺寸法修理尺寸法：将损坏的零件进行整修，使其几何形状尺寸发生改变，同时配以相应改变了的配件，以达到所规定的配合技术参数。
轴颈表面和内孔表面因多种原因常发生不均匀磨损,产生椭圆度。
在修复这些零件时,对这类配合副中的主要件,不考虑原来的名义尺寸,采用切削加工方法(如车、镗等)切去不均匀磨损部分,恢复其原来的形状公差和表面粗糙度,与此配合的零件按新尺寸配做，保证原有配合性质不变。
例如：气缸磨损后，可以按修理尺寸镗磨直径加大0.25、0.5、0.75、1.0或1.25毫米，同时配用相应加大尺寸的活塞和活塞环等三、局部换修法局部换修法：有些零件，在使用过程中只有某个部位磨损严重，而其他部位尚好。
这种情况下，可以将严重磨损的部位切除，重新制作，然后用机械连接、焊接或粘接等方法固定在原来的位置，使零件得以修复的方法。
也包括调头转向法和紧固零件移位法四、金属扣合法金属扣合法：是指利用金属扣件（波形键）的塑性变形达到修复铸铁机件裂纹或断裂的方法。
也称为冷铆修复法。
（裂纹或断裂）常用的金属扣合法有强固扣合法、强密扣合法、加强扣合法和热扣合法。
四、金属扣合法1.强固扣合法操作：先在垂直于裂纹方向或折断面的方向上，按要求加工出具有一定形状和尺寸的波形槽，然后将用高强度合金材料制成的波形键（形状、尺寸与波形槽相吻合）嵌入槽中，并在常温下铆击使之产生塑性变形而充满整个槽腔，这样由于波形键的凸缘与槽的凹洼相互紧密的扣合，将开裂的两部分牢固地连接成一体。
适用范围：修复壁厚8~40mm的、一般强度要求的机件。
2. 强密扣合法操作：先用强固扣合法将产生裂纹或折断面的零件连接成一个牢固的整体，然后按一定的顺序在断裂线的全长上加工出缀缝栓孔，保证裂纹全部由缀缝栓填充，形成一条密封的金属隔离带，起到防渗漏的作用。
第五章 热喷涂技术.
热喷涂技术按照加热喷涂材料的 热源种类分为：
• • • • • • •
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火焰喷涂、 电弧喷涂、 高频喷涂、 等离子弧喷涂（超音速喷涂）、 爆炸喷涂、 激光喷涂和重熔、 电子束喷涂。
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2．热喷涂特点
（l）适用范围广。 • 涂层材料可以是金属和非金属（如聚乙烯、尼 龙等塑料，氧化物、氮化硅、氨化硼等陶瓷） 以及复合材料。 • 被喷涂工件也可以是金属和非金属（如木材）。
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（2）机械加工法
• 对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用挑扣、 开槽、滚花等简便切削加工方法，这样它可限制 涂层的收缩应力，增加涂层与基体表面的接触面 积，提高涂层与基体以及涂层间的结合强度。 • 对涂层结合力要求不高的轴类工件，可在要求修 复的区域内进行车螺纹和滚压处理，形成粗糙表 面，一般为每厘米10条纹左右。 • 需高结合力时，则可车20条左右。车削形状为 阶梯状，阶梯的尖角最好加工成圆角，喷涂后不 易产生缺陷。
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（7）铅及铅合金丝
• 铅具有很好的防X射线辐射的性能，在原子能 工业中广泛用于防辐射涂层。
• 含锑和铜的铅合金丝材料的涂层具有耐磨和耐蚀 等特性，用于轴承、轴瓦和其他滑动摩擦部件的 耐磨涂层。
• 但涂层较疏松，用于耐腐蚀时需经封闭处理。由 于铅蒸气对人体危害较大，喷涂时应加强防护措 施。
• 用复合粉末喷成的复合涂层可以把金属和塑料 或陶瓷结合起来，获得良好的综合性能。其他 方法难以达到。
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（2）工艺灵活
表面处理新技术
以是金属和非金属，涂层材料可
以是金属、合金及塑料、陶瓷等
(
⑶涂层可控: 从几十m到几mm
⑷生产效率高
⑸工件变形小：基体材料温度不超过250℃(冷工艺)
)
由于涂层材料的种类很多，所获得的涂层性能差异很
大，可应用于各种材料的表面保护、强化及修复并满 足特殊功能的需要。
塞环、涡轮叶片等零件的性
能和寿命的改善。
2、电子束表面改性技术 是以在电场中高速移
电子束表面改性技术
动的电子作为载能体,
电子束的能量密度最
高可达109W/cm2。
除所使用的热源不同 原理和工艺基本类似。
电子束表面改性装置
外，电子束表面改性技术与激光束表面改性技术的
凡激光束可进行的处理，电子束也都可进行。
注入层与基体结合 牢固，无明显界面； 可同时注入多种元 素，也可获得两层 或两层以上性能不
离子注入机
同的复合层。
通过离子注入可提高材料的耐磨性、耐蚀性、抗疲
劳性、抗氧化性及电、光等特性。 目前离子注入在微电子技术、生物工程、宇航及医 疗等高技术领域
获得了比较广泛
的应用，尤其在 工具和模具制造 工业的应用效果 突出。
与激光束表面改性 技术相比，电子束 表面改性技术还具 有以下特点: ①由于电子束具有
电子束物理气 相沉积
更高的能量密度，
所以加热的尺寸范围和深度更大。
②设备投资较低，操作较方便（无需象激光束处理
那样在处理之前进行“黑化”）。
③因需要真空条件，故零件的尺寸受到限制。
3、离子注入表面改性技术
热喷涂中的喷涂后处理技术
热喷涂中的喷涂后处理技术热喷涂是一种常用的表面涂覆工艺，其主要是通过高温高速气流将粉末喷涂到被覆物表面，并变为涂层的方法。
热喷涂的涂层广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工、建筑等领域，其具有防腐、防磨、隔热、耐高温等特点。
但是，涂层的质量和性能往往受到喷涂后处理技术的影响。
一、热喷涂中的表面清洗热喷涂前的表面清洗是保证涂层质量和性能的重要步骤。
表面清洗能够去除被覆物表面的污垢、油脂、灰尘等杂质，保证被覆物表面的清洁度和平整度。
同时，表面清洗能够提高被覆物表面的粗糙度，促进涂层与被覆物的粘附性，从而保证涂层的附着力和耐磨性。
二、热喷涂中的预热处理预热是指在热喷涂前对被覆物进行加热处理。
预热的主要目的是加速喷涂速度，提高喷涂效率，同时也可以提高涂层附着力和耐腐蚀性。
预热的温度和时间往往取决于被覆物的种类、形状和尺寸等因素。
三、热喷涂中的表面处理热喷涂后的涂层表面可能存在着一些缺陷，如气孔、裂纹等，这些缺陷会影响涂层的密封性和耐磨性。
因此，表面处理技术对于保证涂层的质量和性能至关重要。
表面处理技术包括抛光、刨光、打磨、喷砂等方法，这些方法能够去除涂层表面的缺陷和粗糙度，提高涂层的平整度和光洁度。
四、热喷涂中的烘烤处理烘烤处理是指在涂层喷涂后对其进行加热处理。
烘烤的主要目的是促进涂层的固化和熔合，提高涂层的结实度和耐磨性。
同时，烘烤还能够促进涂层与被覆物的粘结度，提高涂层的附着力。
烘烤的温度和时间往往取决于被覆物和涂层的种类，一般在200℃-400℃范围内。
五、热喷涂中的后处理涂层修复在热喷涂后，涂层的质量和性能可能会受到一些外界因素的影响，如机械冲击、化学腐蚀等。
这些因素可能会使涂层出现缺陷和损伤，需要进行涂层修复。
后处理涂层修复是指在涂层出现缺陷和损伤后，对其进行修复和补救。
涂层修复的方法包括重喷、补焊等技术，这些方法能够有效地修复涂层的缺陷和损伤，保证涂层的性能和质量。
总结热喷涂技术是一种常用的表面涂覆技术，其广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工、建筑等领域。
机电设备维修：热喷涂修复法
（5）设备不太复杂，工艺简便，可在现场作业。
（6）对失效零件修复的成本低、周期短、生产效率高。
热喷涂技术在机械设备维修中应用广泛。对于大型复杂的 零件如机床主轴、曲轴、凸轮轴轴须、电动机转子轴，以及 机床导轨和溜板等，采用热喷涂修复其磨损的尺寸，既不产 生变形又延长使用寿命；大型铸件的缺陷，采用热喷涂进行 修复，加工后其强度和耐磨性可接近原有性能；在轴承上喷 涂合金层，可代替铸造的轴承合金层；在导轨上用氧快焰喷 涂一层工程塑料，可提高导轨的耐磨性和减摩性；还可以根 据需要喷制防护层等。
热喷涂修复法
主要内容
一、热喷涂的分类及特点 二、热喷涂修复法的分类
定义：用高温热源将喷涂材料加热至熔化或呈塑性状态，同 时用高速气流使其雾化，喷射到经过预处理的工件表面上形成 一层覆盖层的过程称为喷涂。将喷涂层继续加热，使之达到熔 融状态而与基体形成冶金结合，获得牢固的工作层称为喷焊或 喷熔。这两种工艺总称为热喷涂。
热喷涂修复法 的特点热喷涂修复法 的Fra bibliotek类要点1
要点2
感谢
3．喷涂工作层 结合层喷好后应立即喷涂工作层。
4．喷涂后处理 喷涂后应注意缓冷。
当喷涂层的尺寸精度和表面粗糙度不能满足要求时，可 采用车削或磨削的方法对其进行精加工。
（二）电弧喷涂
电弧喷涂技术由于生产率较高，涂层厚度也较大（可达1～ 3mm），目前在热喷涂技术中应用也非常广泛。
电弧喷涂是以电弧为热源，将金属丝熔化并用高速气流使 其雾化，使熔融金属粒子高速喷到工件表面而形成喷涂层的一 种工艺方法。
氧乙炔火焰喷涂工艺如下： 1． 喷前准备 包括工件清洗、表面预加工、表面粗化和预热几道工序。
第五节热喷涂修复法
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• (2)吸附 金属颗粒撞击到工件表面时，在两接触表面上， 部分分子间距离极近，它们的相互吸引力能使颗粒吸附 在工件表面上。且飞到工件表面的金属微粒，由于撞击 变形，一些微粒表面的氧化膜可能破裂而裸露出纯金属， 而会产生分子状直接接触。发生这种情况的前提是两表 面没有油污、水汽等杂物。 • 由此可知．金属喷涂层的连接，既有机械结合，又有分 子结合，以机械结合为主。
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• 表面准备工作完成后，最好立即喷涂。待喷时间越长， 工件表面层产生的氧化层越厚；附空气中的水汽、灰 尘越多，涂层的结合强度就越低。有资料表明，曲轴 拉毛以后，停放2小喷涂，结合强度为11.9MPa，停放 24h以后喷涂，结合强度降为9.2MPa.
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•
目前还没有标准的热喷涂分类法，一般是根据所 用热源的不同来分类，分为燃气法、气体放电法、电 热法和激光热源法等（见图5-32), 利用喷涂技术，可 以在各种基体上获得具有耐磨、耐蚀、隔热、导电、 绝缘、密封、润滑以及其他特殊机械、物理、化学性 能的涂层，达到强化表面某些性能的目的，因而其应 用广泛，可涉及包括尖端技术在内的各种领域。
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• (1)机械粘合 ——工件表面通常都要进行粗糙加工（例 如喷砂、拉毛等），表面上的不平凸起对涂层有一种 钩锚作用，微粒既和工件金属又和后到的微粒产生机 械结合而形成覆盖层。发生这种情况的前提是金属微 粒达到工件表面时，其温度应很高，处于塑性状态。 喷涂时微粒运动速度近似等于空气流的速度，且微粒 从喷枪口飞到工件表面的时间很短（不超过0.003s）， 金属微粒不会剧烈地冷却。
机械制造与自动化《热喷涂修复技术任务页》
工程任务教学法、演示法、讲授法、练习法、参观法
教学准备
教材、多媒体设备、教学用黑板〔白板〕、多媒体幻灯片演示
组织形式
小组合作学习
教 学 任 务 页
课程
机械设备维修技术
5章6节
课题பைடு நூலகம்
热喷涂修复技术
班级
授课日期
教
学
内
容
热喷涂的概念
热喷涂技术的分类和特点
火焰粉末喷涂
电弧喷涂
热喷涂材料
热喷涂工艺
教
学
目
的
能够描述以下问题：
热喷涂技术的主要种类与方法
教
材
重点
热喷涂的工艺过程
分
析
难点
热喷涂的工艺过程
授课方式
讲授
作业
布置
阅读教材，答复课后思考题
热喷涂修复法名词解释
热喷涂修复法名词解释
热喷涂修复法是指在材料表面或部件表面上，通过高能热源将金属粉末或其他材料喷射到损伤或磨损区域上进行修复的一种方法。
喷涂过程中的热源通常是火焰、等离子弧或激光。
被喷涂的材料在被加热的同时与基材表面发生融合，形成一层良好的涂层，可以用来修复磨损、划痕、热裂缝等表面损伤，起到增强材料表面性能和延长使用寿命的作用。
热喷涂修复法的应用领域包括航空航天、能源、机械制造、石化、汽车制造、医疗设备等多个领域。
热喷涂修复法适用于各种金属、陶瓷及其复合材料表面的损伤修复和防护。
它可以延长使用寿命，增强机件性能，承载力和耐磨、耐腐蚀性能。
在机械工程领域中，热喷涂修复法被广泛应用于气动和液压设备、发动机和涡轮机、机床和切削工具等机械设备的修复和涂覆，在航空、航天、船舶、能源等领域也得到了应用。
热喷涂修复法的优点是修复面积大、成本低、修复周期短、涂层耐磨、防腐蚀、耐高温、耐腐蚀性等，但其缺点包括涂层质量不易保证、涂层厚度不易控制、需要专业的工艺技能和设备等。
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• ！结合强度取决于零件喷涂前的表面准备方法、喷涂方法和规范
以及喷涂材料。
• ⑶注意事项： • ①零件表面喷涂前的准备方法对涂层的结合强度有较大的影响，
零件表面越粗糙，涂层与基哟结合强度越高。金属熔化温度越高， 喷射速度越大，涂层与基体的结合强度越好。
• ②压缩空气压力、喷射距离、压缩空气内含有油或水，金属丝上
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• (1)机械粘合 ——工件表面通常都要进行粗糙加工（例 如喷砂、拉毛等），表面上的不平凸起对涂层有一种 钩锚作用，微粒既和工件金属又和后到的微粒产生机 械结合而形成覆盖层。发生这种情况的前提是金属微 粒达到工件表面时，其温度应很高，处于塑性状态。 喷涂时微粒运动速度近似等于空气流的速度，且微粒 从喷枪口飞到工件表面的时间很短（不超过0.003s）， 金属微粒不会剧烈地冷却。
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在机械修理方面，喷涂是几种主要的零件修复工 艺之一。如可应用喷钢修复各种直轴、曲轴、内孔、 平面、导轨面等的磨损面，喷锌作防护层，喷青铜作 轴承，喷高熔点耐磨合金以修复门等零件，喷塑料修 复磨损面，等等。这种技术不仅可以恢复零件的尺寸， 而且可强化其性能，成倍地提高其寿命，经济意义十 分重大。
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• （二）喷涂层的结构和性能 • ⑴喷涂层的结构 金属喷涂层不是熔合的而是由大大 小小的金属小颗粒在塑性状态下堆砌而成的，颗粒被 撞击成鱼鳞状，颗粒堆砌成的喷徐层形成孔隙，具有 多孔性。在其他条件相同的情况下，电弧喷涂层的孔 隙约占喷徐层体积的15％～20%，等离子喷涂层的孔 隙率约占5％～10%。喷涂距离增大，各种喷涂层的孔 隙率都会增加；金属颗粒受热温度越高，喷射速度－ 越大，氧化程度越轻，喷涂层的孔隙率越低。整个喷 涂层由金属颗粒、氧化物、氮化物和孔隙组成。
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目前还没有标准的热喷涂分类法，一般是根据所 用热源的不同来分类，分为燃气法、气体放电法、电 热法和激光热源法等（见图5-32), 利用喷涂技术，可 以在各种基体上获得具有耐磨、耐蚀、隔热、导电、 绝缘、密封、润滑以及其他特殊机械、物理、化学性 能的涂层，达到强化表面某些性能的目的，因而其应 用广泛，可涉及包括尖端技术在内的各种领域。
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• ③喷涂层对零件疲劳强度的影响 喷涂层对零件的疲 劳强度影响不大，但喷涂前零件的表面准备及涂层内 存在的残余拉应力会对疲劳强度产生一定的影响。因 此，在进行表面准备时，应注意选择对零件疲劳强度 影响不大的表面粗糙方法。 • ④喷涂层的机械强度 喷涂层的非金属熔合型结构使 其本身的机械强度较低，各种钢质喷除层的抗拉强度 极限为150～250MPa（等离子涂层的强度最高）。由 于涂层的机械强度较低，在零件磨合期或干摩擦情况 下，涂层的金属易脱落。
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• 表面准备工作完成后，最好立即喷涂。待喷时间越长， 工件表面层产生的氧化层越厚；附空气中的水汽、灰 尘越多，涂层的结合强度就越低。有资料表明，曲轴 拉毛以后，停放2小喷涂，结合强度为11.9MPa，停放 24h以后喷涂，结合强度降为9.2MPa.
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• 一、几种金属喷涂的原理 • 1．电弧喷涂 • 如图示喷涂时，送丝机构3不断地将两根金属丝向前输 送。两根金属丝进入导向嘴4内以后弯曲，从导向嘴伸出来 时就相互靠近。由于两导向嘴分别与电源的正负极相连，在 具有一定电位差的两根金属丝相互接触短路后，电流产生的 热量将尖端处的金属丝熔化并产生电弧，电弧进一步熔化金 属丝。
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• ②喷涂层的耐磨性 喷涂层的多孔结构有利于在零件 表面上保持一层油膜。因此，在正常的润滑条件下， 喷涂过的轴颈和轴瓦的摩擦系数较小（约为0.008)。喷 涂层的较高硬度和较好的适油性能，使涂层具有较好 的耐磨性。但在干摩擦条件下，喷涂层的耐磨性则很 差，会很快的磨损，所以那些在干摩擦条件下工作的 零件，不应用金属喷涂法修复。
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Байду номын сангаас
1一被喷涂表面; 2一气体金属流； 3一电流集中器； 4一感应器; 5一气道； 6一钢丝； 7一送丝轮； 8一导筒
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• 二、喷涂层的形成过程、结构和性能 • （一）喷涂层的形成过程 • 金属丝或金属粉末熔化后，被压缩空气吹成很小的微 粒，这些微粒以140～300m/s的速度向工件表面，并与工件 表面结合起来，后到的颗粒又与先到的颗粒结合，如此连 续进行，便逐形成了喷涂层，如图5-41所示。微粒在飞行 过程中，高温的液态金属与空气接触，在凝固的同时，产 生强烈的氧化与氮化，结果使金属丝中的合金元素烧损。 到达工件时，每个颗粒外包着一层氧化膜和氮化膜，对涂 层的性能有严重的影响。高温颗粒以高速撞击到工件表面 时，被撞扁而贴在工件表面上。此时，颗粒与工件表面之 间有如下连接过程：
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• 对不需喷涂的表面应设法保护，以防喷涂金属粘附。 对较大表面可用薄铁皮包扎，对槽、油孔可用木塞、 碳棒等堵塞，使堵塞块高出喷涂层度约1. 5mm，以便 喷完加工后进行清暇如图5-43及图5-44所示。
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• （二）零件的喷涂 • 零件喷涂规范是根据采用的喷涂设备、喷涂材料以及 零件的结构尺寸等确定。 • （三）涂后加工 • 喷涂后要对喷涂层进行检查，通常用螂头轻轻敲击， 如果发现清脆的声音，表示合格，反之声音低哑，说 明喷涂层与零件表面贴合的不紧密，应除掉重喷。 • 喷涂层加工，一般是先车后磨，而磨削时因砂轮易被 喷涂层的小顺粒堵塞，所以应采用粗粒度软砂轮（粒 度36一46)。切削、磨削的进给量应选的小些，切忌对 喷涂层施加过大的压力。
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第五节
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热喷涂修复法
热喷涂是用高速气流将已被热源熔化的粉末材料或线 材吹成雾状，喷射到事先准备好的零件表面上，形成一层 覆盖物的修复工艺。 • 生产中多用来喷涂各种金属材料，因而通常称为金属 喷涂或金属喷镀。如果所用材料是钢，则一般简称为喷钢。 非金属材料如塑料、陶瓷等，也可以喷涂。
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• (2)吸附 金属颗粒撞击到工件表面时，在两接触表面上， 部分分子间距离极近，它们的相互吸引力能使颗粒吸附 在工件表面上。且飞到工件表面的金属微粒，由于撞击 变形，一些微粒表面的氧化膜可能破裂而裸露出纯金属， 而会产生分子状直接接触。发生这种情况的前提是两表 面没有油污、水汽等杂物。 • 由此可知．金属喷涂层的连接，既有机械结合，又有分 子结合，以机械结合为主。
有油污和铁锈，以及送丝速度次，电喷涂的电压、电流选择不当， 都会降低喷涂层与基体的结合强度。
• ③金属喷涂层的作用，除了增加零件的尺寸和提高零件的耐磨性
外，对提高零件的承载能力基本上不起作用。
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• 三、喷涂工艺 • 喷涂或喷焊修复零件的工艺过程均可分为：表面准备、 喷涂及喷涂后加工。 • （一）零件喷涂前的准备 • 零件喷涂前的准备包括：表面除油及除锈，表面加工 和表面粗糙以及键槽和油孔的处理等。 • 喷前表面加工的目的是除去零件表面的变性层，消除 不均匀的磨损，恢复零件正确的几何眯，并保证喷涂 层有一定的厚度。一般加工量为0.5一1. 0mm。常用的 表面粗糙法有：喷砂、拉毛及车螺纹。
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• 电弧喷涂过程由下列四个循环阶段组成： • ①两电极接触，钢丝的尖端短路被熔化； • ②熔化的金属丝被压缩空气吹断，电流突然中断，引 起自感电势并产生电弧； • ③电弧熔化的金属被吹散成为小颗粒； • ④电弧中断。 • 此后，两电级再次接触短路并重复前一循环。每 循环的时间短，通常只有千分之几秒。
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1一金属丝； 2一电缆; 3一送丝机构； 4一导向嘴； 5一空气喷嘴； 6—工件
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•
熔化的金属丝被从空气喷嘴5喷出的0.5～0.6MPa 的压缩空气吹成微粒，并以140～300m/s的速度撞击到 需喷涂的零件表面上。这样，半塑性金属颗粒以高速 度撞击变形并填塞在粗糙的零件表面上，就逐渐地形 成覆盖层。金属丝不断地向前输送，同时不断地被熔 化，熔化的金属又不断地吹向工件表面，从而保证了 喷涂过程的连续进行。
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• ⑵喷涂层的性能 • ①喷涂层硬度 • 喷涂层的硬度取决于喷涂材料和喷枪规范。一般 为HB150 ～350左右。喷涂材料、喷射距离、压缩空 气压力和喷涂层厚度对涂层硬度都有影响。 • 金属喷涂层的硬度高于所用的金属丝的硬度，这是 因为金属微粒喷射到零件表面上后迅冷却而产生了淬 火作用；后到的金属微粒撞击已经堆积的微粒时，产 生了冷作硬化作用；喷层中夹杂着氧化物。
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• 2．高频电喷涂 高频电喷涂件原理与电弧喷涂基本 相同，只是钢丝的熔化是靠高频感应实现。高频电喷 涂的喷头由感应器和电流集中器组成，感应器4由高频 发电机供电，电流集中器3主要是用于保证钢丝在不大 的一段长度上熔化，钢丝6由送丝轮7以一定的速度经 导筒8送进，压缩空气经气道5将电流集中器内熔化的 金属喷向零件表面。