表面修复技术——热喷涂层特质探析
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坏 是 热 喷 涂 技 术 的关 键 环 节 ，本 文 就 热 喷 涂 层 的形 成 过 程 和
涂 为例 ， 材料从 喷枪 出来 到基体表 面所 需时 间 ， 大约 为 ００ 一 ．ｌ
００ １ｓ有 的喷 涂 时 间更 短 。 ． ， ０
（） ２ 喷涂射流使熔 滴高速飞行 。在丝材气体火焰 喷涂 时 ， 熔 滴 的飞行 速度 高达 ５ ０～８ ｓ Ｏｍ／，普通 电弧 喷枪枪 口位 置气 流速度 达 ３ ５ｍ／左 右 ，高速 电弧 喷枪在距 枪 口 ８ ｎ 区域 ７ ｓ ０ｎ ｌ ｌ 内保证 ６ Ｏｍ／左右 的雾 化气流速度 ， Ｏ ｓ 而爆 炸喷涂 的射流速度
《 装备制造技术＞ ＯＯ ＞ Ｌ 年第 ８ ２ 期
表 面 修 复 技 术
热 喷 涂 层 特 质 探 析
王 振 东 ’李 新 德 ，
（． １河南省路桥 建设集 团有 限公司 ， 南 商丘 ４ ６ ０ ；． 河 ７ ０ ０ ２商丘 职业 技术学院 ， 河南 商丘 ４ ６ ０ ） ７ ０ ０
摘 要： 首先分析热喷涂层 形成的过程 ， 并指 出热喷 涂过程 中三 个显著特 点 ； 为详 细的分析 了热喷涂层 的结构 ， 出了热喷涂层与铸 较 指 造和锻造的均 质结构的力 学性 能的 区别 ， 并提 出了热喷涂层 的改质 的方法。 关键词 ： 热喷涂层 ； 形成 ； 结构 ； 力学性 能； 改质 中图分类号 ． ７ ．４ ＴＧ１ ４４ 文献标识码 ： Ａ
融状 的材料雾 化细化 为微小颗粒 ，颗粒大 小为数十微米 到数
百微米 不等 。
（ ）固化形成涂层 环节。 液态或熔融状颗粒 喷涂到经过 ３ 将
预 处 理 的基 体 材 料 表 面 上 固化 ， 终 形 成 涂 层 。 最 １２ 热 喷 涂 过 程 的 显 著 特 点 ．
热 喷涂过程有如 下显著特点 ： （ ） 程极其短 暂 。热喷涂过 程是在 极短 的时 间内完成 １过 的 ， 源确保 喷涂 材料快速 而充分地 熔融 ， 热 高速射流 使熔滴高 度 离散和雾化 ， 这两步几乎 是同时进行 的。以丝 材气体火焰喷
同功能 ， 且能使它具 有 复合性 能 ， 而 即能保护 零件 ， 又能 修复 零件。目前 ， 在机械维 修 中， 主要 用于轴类零件 （ ： 如 传动轴 、 曲
轴等 ）发动机配气 机构 的零部 件（ ： 、 如 活塞顶部 、 塞环 、 活 气缸 套、 排气 门 、 阀座 、 凸轮 、 轮等 ）各种 液压元件 的零部 件（ ： 齿 、 如 液压泵 、 液压 阀等 ） 的表 面处理 和修复 。热 喷涂层 的质量好 等
文 章 编 号 ： ７ — ４ Ｘ（ ０ ０ － ０ ５ ０ １ ２ ５ ５ ２ １ ８０ ２ － ２ ６ ０）
热喷涂技术是一 种表 面强 化技术 ，它可 以在普通材料 表
面形 成具有特殊性 能的涂层 ， 获得各 种特殊 性能 的涂层 ， 从而 使制品表面获得各种特殊性 能。此外 ， 由于机械零件 在长期运 行中磨损 、 腐蚀 ， 或因加工 超差等原 因而造成许 多贵重零 部件 报废 ， 也可 以通过热 喷涂技术方便 、 效地予 以修复 。热 喷涂 有 技术不仅能使零件具 有耐磨 、 耐蚀 、 氧化 、 耐 耐高温 、 隔热 等不
（） ３ 熔滴 高速 碰撞到基体表 面后骤停骤冷 。 热喷涂涂层是
由高速撞 击并聚集 在基体表 面上 的细微 颗粒组成 的。喷涂 的
熔 融颗粒 在与基材撞 击时 ， 被撞扁并 在接触 的瞬间被冷却 ， 其
过程 只有 ｌ 一１－ｓ ０ ０ ，在 此期 间 ， ３ ２ ６ １（３面积 有数十 到数百个 １ ＇ １ 颗粒与基材 相撞 ， 并形成 喷涂层 ， 而后涂层逐步加厚 。
高 达 ８ ０～６ ０ｍ／。 ０ ０ ｓ
Hale Waihona Puke Baidu
热喷涂层 的结构进行 了分析 ，指 出了热喷涂层 与铸造 和锻造 的均质结构 的力学性 能的 区别 ，并 提 出了热 喷涂层 的改质 的
方法 。
１ 热 喷涂 层 的形 成
热喷涂时 ， 喷涂材料是呈雾 状从喷嘴喷 向工件 的。 粉末材 料加热后可 以直接喷 出 ， 丝材 须先经热熔 化 ， 由气 流喷射成 再 雾状 ， 然后从喷 嘴喷出 。用粉粒 材料喷涂 时 ， 粉粒从 喷嘴喷 出
后要通过热 源加 热到熔融 或呈塑性 状态 ， 同时被 加速 ， 以高速
喷 向工 件 而 形 成 涂 层 。
２ 热 喷涂 层 的 结构
热 喷涂层是 大量 合金属颗粒 在工件 表面互相 挤嵌堆积起
来 的， 其显微 结构是大体平 行 的不均匀 的叠 层状组织 ， 疏松 多
熔融或 呈塑性状态 的圆型颗粒 射到工件表 面 即受 阻变形 成为扁平状 。最先射 到工件表 面的颗粒与 工件表 面的凸 凹不
平处产生机 械结合 ，随后飞来 的颗粒打在先 前到达 工件表 面 的颗粒上 ， 同样变 形并与先 前到达 的颗粒互相 咬合 ， 也 形成机 械式 的结合 ， 这种现象称 为“ 抛锚效应 ” 大量颗 粒在工件表 面 。 互相挤嵌堆积起来 ， 就形成 了喷涂层 。
１１ 热喷涂层形成的过 程 ． 热喷涂层形成 的过程包括 以下 三个 瞬间相连 的环 节 ： （ ）固态涂材熔 融环 节。通过 不 同的热源设 备 和加热手 １
孔， 孔隙率高者可 达 ２ ５％。
母 材在喷涂过 程中受热 不多 ， 升温不高 ， 组织一般不会 其
发生变化 。 喷 涂层与基体 之间 ，以及 喷涂层 中颗粒之 问主要是通 过 镶嵌、 咬合 、 填塞这 种机 械形 式连接 ， 其次 是微 区冶 金结合 以 及化学 键结合 。也 就是说 ，喷涂层 与零件基材 之间 的组织 连
接， 主要是在 喷涂材料 热融状态 下的机械性 结合 ， 这是热 喷涂 技术最基本 的特征 。
段 ， 喷涂材料快速成为 液状 或熔融状 。 使 （） ２ 液态涂材雾化 环节 。利用高速 喷射气流 ， 使液状 或熔
涂 为例 ， 材料从 喷枪 出来 到基体表 面所 需时 间 ， 大约 为 ００ 一 ．ｌ
００ １ｓ有 的喷 涂 时 间更 短 。 ． ， ０
（） ２ 喷涂射流使熔 滴高速飞行 。在丝材气体火焰 喷涂 时 ， 熔 滴 的飞行 速度 高达 ５ ０～８ ｓ Ｏｍ／，普通 电弧 喷枪枪 口位 置气 流速度 达 ３ ５ｍ／左 右 ，高速 电弧 喷枪在距 枪 口 ８ ｎ 区域 ７ ｓ ０ｎ ｌ ｌ 内保证 ６ Ｏｍ／左右 的雾 化气流速度 ， Ｏ ｓ 而爆 炸喷涂 的射流速度
《 装备制造技术＞ ＯＯ ＞ Ｌ 年第 ８ ２ 期
表 面 修 复 技 术
热 喷 涂 层 特 质 探 析
王 振 东 ’李 新 德 ，
（． １河南省路桥 建设集 团有 限公司 ， 南 商丘 ４ ６ ０ ；． 河 ７ ０ ０ ２商丘 职业 技术学院 ， 河南 商丘 ４ ６ ０ ） ７ ０ ０
摘 要： 首先分析热喷涂层 形成的过程 ， 并指 出热喷 涂过程 中三 个显著特 点 ； 为详 细的分析 了热喷涂层 的结构 ， 出了热喷涂层与铸 较 指 造和锻造的均 质结构的力 学性 能的 区别 ， 并提 出了热喷涂层 的改质 的方法。 关键词 ： 热喷涂层 ； 形成 ； 结构 ； 力学性 能； 改质 中图分类号 ． ７ ．４ ＴＧ１ ４４ 文献标识码 ： Ａ
融状 的材料雾 化细化 为微小颗粒 ，颗粒大 小为数十微米 到数
百微米 不等 。
（ ）固化形成涂层 环节。 液态或熔融状颗粒 喷涂到经过 ３ 将
预 处 理 的基 体 材 料 表 面 上 固化 ， 终 形 成 涂 层 。 最 １２ 热 喷 涂 过 程 的 显 著 特 点 ．
热 喷涂过程有如 下显著特点 ： （ ） 程极其短 暂 。热喷涂过 程是在 极短 的时 间内完成 １过 的 ， 源确保 喷涂 材料快速 而充分地 熔融 ， 热 高速射流 使熔滴高 度 离散和雾化 ， 这两步几乎 是同时进行 的。以丝 材气体火焰喷
同功能 ， 且能使它具 有 复合性 能 ， 而 即能保护 零件 ， 又能 修复 零件。目前 ， 在机械维 修 中， 主要 用于轴类零件 （ ： 如 传动轴 、 曲
轴等 ）发动机配气 机构 的零部 件（ ： 、 如 活塞顶部 、 塞环 、 活 气缸 套、 排气 门 、 阀座 、 凸轮 、 轮等 ）各种 液压元件 的零部 件（ ： 齿 、 如 液压泵 、 液压 阀等 ） 的表 面处理 和修复 。热 喷涂层 的质量好 等
文 章 编 号 ： ７ — ４ Ｘ（ ０ ０ － ０ ５ ０ １ ２ ５ ５ ２ １ ８０ ２ － ２ ６ ０）
热喷涂技术是一 种表 面强 化技术 ，它可 以在普通材料 表
面形 成具有特殊性 能的涂层 ， 获得各 种特殊 性能 的涂层 ， 从而 使制品表面获得各种特殊性 能。此外 ， 由于机械零件 在长期运 行中磨损 、 腐蚀 ， 或因加工 超差等原 因而造成许 多贵重零 部件 报废 ， 也可 以通过热 喷涂技术方便 、 效地予 以修复 。热 喷涂 有 技术不仅能使零件具 有耐磨 、 耐蚀 、 氧化 、 耐 耐高温 、 隔热 等不
（） ３ 熔滴 高速 碰撞到基体表 面后骤停骤冷 。 热喷涂涂层是
由高速撞 击并聚集 在基体表 面上 的细微 颗粒组成 的。喷涂 的
熔 融颗粒 在与基材撞 击时 ， 被撞扁并 在接触 的瞬间被冷却 ， 其
过程 只有 ｌ 一１－ｓ ０ ０ ，在 此期 间 ， ３ ２ ６ １（３面积 有数十 到数百个 １ ＇ １ 颗粒与基材 相撞 ， 并形成 喷涂层 ， 而后涂层逐步加厚 。
高 达 ８ ０～６ ０ｍ／。 ０ ０ ｓ
Hale Waihona Puke Baidu
热喷涂层 的结构进行 了分析 ，指 出了热喷涂层 与铸造 和锻造 的均质结构 的力学性 能的 区别 ，并 提 出了热 喷涂层 的改质 的
方法 。
１ 热 喷涂 层 的形 成
热喷涂时 ， 喷涂材料是呈雾 状从喷嘴喷 向工件 的。 粉末材 料加热后可 以直接喷 出 ， 丝材 须先经热熔 化 ， 由气 流喷射成 再 雾状 ， 然后从喷 嘴喷出 。用粉粒 材料喷涂 时 ， 粉粒从 喷嘴喷 出
后要通过热 源加 热到熔融 或呈塑性 状态 ， 同时被 加速 ， 以高速
喷 向工 件 而 形 成 涂 层 。
２ 热 喷涂 层 的 结构
热 喷涂层是 大量 合金属颗粒 在工件 表面互相 挤嵌堆积起
来 的， 其显微 结构是大体平 行 的不均匀 的叠 层状组织 ， 疏松 多
熔融或 呈塑性状态 的圆型颗粒 射到工件表 面 即受 阻变形 成为扁平状 。最先射 到工件表 面的颗粒与 工件表 面的凸 凹不
平处产生机 械结合 ，随后飞来 的颗粒打在先 前到达 工件表 面 的颗粒上 ， 同样变 形并与先 前到达 的颗粒互相 咬合 ， 也 形成机 械式 的结合 ， 这种现象称 为“ 抛锚效应 ” 大量颗 粒在工件表 面 。 互相挤嵌堆积起来 ， 就形成 了喷涂层 。
１１ 热喷涂层形成的过 程 ． 热喷涂层形成 的过程包括 以下 三个 瞬间相连 的环 节 ： （ ）固态涂材熔 融环 节。通过 不 同的热源设 备 和加热手 １
孔， 孔隙率高者可 达 ２ ５％。
母 材在喷涂过 程中受热 不多 ， 升温不高 ， 组织一般不会 其
发生变化 。 喷 涂层与基体 之间 ，以及 喷涂层 中颗粒之 问主要是通 过 镶嵌、 咬合 、 填塞这 种机 械形 式连接 ， 其次 是微 区冶 金结合 以 及化学 键结合 。也 就是说 ，喷涂层 与零件基材 之间 的组织 连
接， 主要是在 喷涂材料 热融状态 下的机械性 结合 ， 这是热 喷涂 技术最基本 的特征 。
段 ， 喷涂材料快速成为 液状 或熔融状 。 使 （） ２ 液态涂材雾化 环节 。利用高速 喷射气流 ， 使液状 或熔