推荐-精品课件金属粉末喷涂和喷焊热喷涂技术 精品

线材火焰喷涂原理示意图 1-涂层；2-燃烧火焰；3-空气帽； 4-气体喷嘴；5-线材或棒材；6-氧气； 7-乙炔；8-压缩空气；9-喷涂射流；10-基体
10
2. 涂层特性 (Coating Characteristics):
1) 涂层结构为明显的层状结构; 2) 涂层中含有明显的气孔和氧化物夹渣; 3) 涂层结合强度为10~30MPa; 4) 涂层气孔隙为10 % ~15%。
3. 一般不受施工场所的限制，既可以在室内喷涂，又可 以现场施工。
4. 一般不受工件尺寸及形状限制，既可对大型构件进行 大面积喷涂，也可以对工件进行局部喷涂。
5. 涂层厚度可以在几十微米到几毫米范围内控制，因此
可作薄涂层或厚涂层使用。
7
6. 除喷熔外，热喷涂工艺对基体材料热影响较小，并且可以进行控 制，它不会影响基体金属的金相组织和机械性能。
7. 能使涂层具有耐磨、耐蚀、耐氧化、耐高温、隔热、导电、绝缘、 密封、减磨、辐射及电子发射等不同功能或使涂层具有复合功能。
8. 热喷涂的生产率高，对于大多数热喷涂工艺方法，其生产率可达 每小时数公斤，有的方法甚至可达每小时数十公斤。
9. 与其他堆焊方法比较，火焰喷熔层和等离子喷熔层的冲淡率较低， 而且表面成形平整、光滑、加工余量少，节省合金材料。
11
3．设备组成ຫໍສະໝຸດ Baidu(Equipment Composition)：
1）氧气及乙炔供给系统： 由气源、压力及流量调 节装置，回火防止管及 输氧管道等组成；
(第8章 金属粉末喷涂和喷焊)
1
第八章 热喷涂技术
Thermal Spray Technology §8-1 热喷涂原理及特点
Principle and Characteristics of Thermal Spray 1 热喷涂原理 (Principle of Thermal Spray)
1. 定义(Definition)： 热喷涂:是利用热源将喷涂材料加热到熔化或半熔化状态，借助于焰 流或外加的推力将熔滴雾化或推动熔粒成喷射的粒束，以一定速度喷射 到经过制备的基体表面形成某种功能的涂层。 热喷熔:在喷涂过程中或涂层形成后，对金属基体和涂层加热，使涂 层在基体表面熔融，并和基体产生扩散或互熔，形成与基材冶金结合的 喷熔层，称为热喷熔（Thermal Spraying and Fusing)。
激光热源：激光喷涂、激光喷熔
6
4 热喷涂特点（Characteristics of Thermal Spray）
1. 喷涂材料的选择范围广泛,它几乎包括所有的固体材料； 如金属及其合金，各种陶瓷及金属陶瓷、塑料和各种类型 的复合材料等。
2. 选择合适的工艺方法几乎能在任何固体材料表面上进 行喷涂。
3
2. 涂层结构 (Coating Structure)：
1）涂层层状结构 由大量相互平行的碟形粒子互相粘结而成； 2）涂层的多孔结构 粒子碰撞、变形和冷凝等过程的时间极短； 3）涂层中存在氧化物夹杂 其数量取决于热源、材料和喷涂条件； 4）涂层的各向导性： 层状结构→各向异性。 5）涂层残余应力。 6）涂层的结构是被微细氧化物和孔洞层错分隔的系列薄片材料的堆 积层。 7）涂层经过适当的处理后，其结构会发生变化。例如：涂层经过重 熔处理，就消除了涂层中的氧化物夹杂和孔隙，层状结构成为均质结 构，涂层与基体表面的结合状态也发生了变化。
4
二、涂层的结合机理 （Bonding Mechanisms of Coatings）
涂层的结合包括涂层与基体表面的结合及涂层中粒子与粒子的结合。 前者的结合强度称为结合力；后者的结合强度称为内聚力。
1. 机械结合 熔融状态的喷涂粒子在与基本表面碰撞时，其变形粒子与基体表面的 凹凸粗糙面机械地咬合，这种结合被 称为“抛锚效应”，例如等离子或氧乙 炔喷涂陶瓷材料时，涂层和基体的结合就属于机械结合。 2. 物理结合 涂层与基体表面的粘附是由范德瓦耳斯力所引起的。 3. 化学或显微冶金结合 当基体表面被高温微粒熔化和与它们发生反应而形成金属间化合物时，其涂层和 基体表面的结合称为化学结合。当喷涂粒子与基体表面原子形成互相扩散时，就称为 显微冶金结合。 一般来说，涂层与基体表面的结合以机械结合为主。
5
3 热喷涂分类（Classify of Thermal Spray）
线材火焰喷涂、棒材火焰喷涂
气体燃烧火焰法 粉末火焰喷涂、爆炸喷涂
超音速火焰喷涂、粉末火焰喷熔
电弧喷涂
大气等离子喷涂
热
真空等离子喷涂
喷 气体放电法 等离子喷涂 保护气体等离子喷涂
涂
水稳等离子喷涂
超音速等离子喷涂
等离子喷熔
电热法：高频喷涂、线材电爆喷涂
2
热喷涂原理
1
2
5
4
3
图 1-粉末注入；2-熔化颗粒 3-涂层；4-材料进给；5-热喷涂源
2. 热喷涂过程 (Thermal Spray Process)：
1）喷涂材料被加热熔化；
2）熔滴雾化；
3）高速飞行；
4）与基体表面的碰撞变形及淬冷凝固。
在产生碰撞瞬间，颗粒的动能转化 成热能传给基材，并沿预处理的凹 凸不平表面产生变形，变形的颗粒 迅速冷凝并产生收缩，呈扁平状粘 结在基材表面。喷涂的粒子束接连 不断地冲击基材表面，产生碰撞-变 形-冷凝收缩的过程，变形颗粒与基 材表面之间，以及颗粒与颗粒之间 互相交错地粘结在一起，从而形成 涂层。
9
§8-2 热喷涂方法和设备
Methods and Equipment of Thermal Spray 1 线材火焰喷涂 （Wire Flame Spraying）
1. 基本原理:
喷枪通过气阀分别引入乙炔、 氧气和压缩空气，乙炔和氧气 混合后在喷咀出口处燃烧，不 断送进的丝材被氧-乙炔火焰 加热熔化，然后，由通过气帽 的压缩空气将其雾化成粒子， 并被喷射到基体表面形成涂层。
10. 废旧件采用热喷涂修复后，还能比新件具有更高的性能和更长 的使用寿命。
8
热喷涂的局限性：
1. 一般用喷涂方法制备的涂层，涂层结合强度 及密度受到一定限制。
2. 对于喷涂面积小的工件，沉积效率低，不经 济。
3. 一般喷涂方法操作环境较恶劣，要求采取劳 动保护和环境保护措施。
4. 难以对涂层质量进行非破坏性检查。