超音速火焰喷涂

超音速火焰喷涂
超音速火焰喷涂工艺流程：施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤：
一）准备工作：
在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求半进行分析
1、确定涂层的厚度。

一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。

2、涂层材料的确定。

选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料
3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度
二）工件表面的预处理
表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序
1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。

2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。

如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。

3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛。

A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。

砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。

其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。

B：开槽、车螺纹、辊花。

对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以Ra6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。

C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。

电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。

表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷涂，一般喷涂时间不超过二个小时。

4、非喷涂部位的保护
喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉而屏蔽起来。

必要时按零件开关制作相应的夹具保护，但是要注意夹具材料要有一定的强度，且不能使用低熔点的合金，以免污染涂层。

对于基体表面上的键槽、油孔等不允许喷涂的部位，可以用石墨块或粉笔堵平或略高于表面。

喷后清除时，注意要要碰伤涂层，棱角要倒钝。

三）喷涂工艺及参数
（1）粉末特性：
目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。

粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒形状、表面粗糙度等。

对ZB-2700设备来说，适宜的粉末粒度为：15μm-40μm。

（2）氧-燃气流量和比例
喷涂的焰流温度及特性取决于氧-燃气流量和混合比例。

喷涂时，首先应按照设备的规定要求确定氧气和燃气的流量，以保证喷枪焰流达到设计的功率水平。

实际生产过程中有多种因素可导致氧-燃气比例的波动，而氧-燃气比例对确定最终
的涂层组织十分重要.
理论上，丙烷完全燃烧要求氧与丙烷的比例为5∶1
（C3H8+5O2=4H2O+3CO2），这一燃烧比例产生的是中性焰（即，燃烧时氧与燃气分子全部耗尽）。

若燃气比例下降，焰流中未消耗尽的氧分子将产生“氧化”气氛，导致熔融粉末粒子的过度氧化，涂层中氧化物含量增多。

混合气中燃气过多会产生低温贫氧的火焰，所得涂层中未熔粒子和孔洞增多，而氧化物含量降低。

事实上，中性焰是不存在的，在高温，燃烧过程不是完全可逆的，反应物与反应产物以热平衡和化学平衡方式共存。

ZB-2700型超音速火焰喷涂系统，当氧-燃气比例在4.2-5.6之间时，可获得高性能的涂层。

（3）喷涂距离：
ZB-2700型超音速火焰喷涂系统，当粉末粒子在距喷枪出口100mm以内即已达到了其最高温度，随着喷距的增加粒子温度逐渐降低，在100-230mm范围内，粒子温度大约降低了60℃，其降低幅度并不大，粒子仍可保持约1775℃的高温；而粒子速度在距喷枪出口大约190mm内是一个逐渐加速的过程，在距喷枪出口190-200mm左右达到580m/s以上的最高速度，在170-230mm 喷距上，粒子速度基本维持在580m/s以上。

考虑到高温焰流对基体传热的不利影响，喷距在可能的情况下应尽量增大，故对ZB-2700型超音速火焰喷涂系统来说，适宜的喷距应为：190-230mm。

与其它喷涂工艺相比，喷涂喷距的可调整范围是比较大的，这得益于粒子的高速度。

较大的喷距可调范围对实际生产十分有利，因为可以根据工件的形状、大小、涂层厚度等要求选择适宜的喷距，以得到综合性能最好的涂层。

（4）送粉量：
对任何热喷涂工艺来说，送粉量都是影响涂层性能的一个重要参数。

某种粉末在某一具体的喷涂工艺条件下，都对应有一适宜的送粉量范围。

若送粉量过小，可能的不利影响有：
1）被喷涂粉末过熔，粉末烧损，烟雾大，易污染涂层。

2）每一遍喷涂不能完全覆盖其扫过的路径，造成涂层孔隙率增大。

3）延长了喷涂时间易造成工件过热涂层开裂和生产成本的增大。

若送粉量过大，可能的不利影响有：
1）粉末熔化不充分，涂层结合强度降低，孔隙率增大。

2）涂层应力增大，导致涂层开裂。

3）粉末沉积率下降，生产成本提高。

使用ZB系统，喷涂WC-Co涂层时，当送粉量在38-60g/min之间变化时，涂层孔隙率在0.55—1.2%之间，显微硬度在HV1000-1300, 粉末沉积率为40-50%，涂层性能优。

喷涂CrC-NiCr涂层时：当送粉量在27-45g/min之间变化时，可获得令人满意的涂层质量。

四）喷涂后处理
封孔，机械加工等工序。

涂层的孔隙率约占体积的百分之五，而且有的孔隙可由表及里。

零件为摩擦副时，可在喷后趁热将零件放在润滑油中，利用孔隙储油有利于润滑。

但对于随液压的零件，孔隙而容易产生泄露，对于喷涂后，应该用封孔剂进行封孔处理。

对封孔剂要求：浸透性好，耐化学作用，不溶解，不变质。

在工作温度下性能稳定，能增强涂层性能，常用的有石蜡，环氧，酚醛等。

当喷涂后的尺寸精度与表面粗糙度不能满足要求时，需要对其进行机械加工，可采用车削或磨削加工。