喷涂喷焊堆焊.
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固态流动性好（粉末）
热膨胀系数合适
3 热喷涂材料的选材原则 （1） 要把实用性、工艺性和经济性结合起来考虑，尽量选择 合理的喷涂材料。 （2） 对于重要的部件以获得最优涂层性能为准则；不十分重 要的部件则以获得最大的经济效益为准则。 （3） 根据工件的工作环境选择合适的工作涂层。
（4） 为满足喷涂工件的使用要求，可采用复合涂层和梯度涂 层。
二、热喷涂的种类和特点 1．热喷涂种类 按涂层加热和结合方式，热喷涂有喷涂和喷熔 两种。 热喷涂：基体不熔化，涂层与基体形成机械结合； 喷熔：是涂层经再加热重熔，涂层与基体互溶并
扩散形成冶金结合。它们与堆焊的根本区别都
在于母材基体不熔化或极少溶化。
按热源分为
粉末火焰喷涂
线材火焰喷涂
超音速火焰喷涂
易开裂。
1Cr17在氧化性酸类、多数有机酸、有机酸盐水溶液中
有良好的耐蚀性。
1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢丝有良好的工艺性能，在 多数氧化性介质和某些还原性介质中都有较好的耐蚀 性，用于喷涂水泵轴等。 由于不锈钢涂层收缩率大，易开裂，适于喷涂薄层。
（3）铝丝 铝和氧有很强的亲和力，铝在室温下大气中就能形成致
4 热喷涂线材
非复合线材 ：只含一种金属或合金的材料制成的线材
(1)碳钢及低合金钢丝
最常用的是 85优质碳素结构钢丝和碳素工具钢丝。
一般采用电弧喷涂，用于喷涂曲轴、柱塞、机床导轨等常
温工作的机械零件滑动表面耐磨涂层及磨损部位的修复。
(2) 不锈钢丝 1Cr13、2Cr13、3Cr13等马氏体不锈钢丝主要用于强 度和硬度较高、耐蚀性要求不太高的场合，其涂层不
5涂层的残余应力
涂层冷凝收缩时，涂层外层的张应力、基体表面的压 应力、组织转变产生的微观应力，结果使涂层产生残 余张应力。 残余应力与喷涂工艺条件、涂层及基材的物理性质 有关； 适当的预处理如粗化，以使应力分散。 应力大小与涂层厚度成正比，当张应力超过涂层与 基材之间结合强度时，涂层就会发生破坏
（2） 涂层材料凝固收缩时形成的空隙。
孔隙将降低涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性。 涂层内的氧化夹杂物含量及涂层的致密度取决于加热源合方式
机械结合：熔融态的粒子撞击到基材表面后铺展成扁平状 的液态薄层，嵌合在起伏不平的表面。
冶金结合：涂层与基体表面出现互扩散或形成微区的冶金
反应。 物理结合：当高速运动的熔融粒子撞击基体表面后，若界 面两侧紧密接触的距离达到原子晶格常数范围内时，产生 范德华力。
熔融粒子撞击表面的吉布斯自由能降低：
G G表面 T接触Ss Hs
G表面 AB A B
提高涂层结合强度的方法： 材料A、B表面越干净，表面接触面积越大，ΔG表面越小，结 合强度越高； 提高接触温度，使ΔG更小，结合强度高； 当沉积过程中发生扩散或冶金反应时，ΔHs变小，也会使ΔG 更小，结合强度提高。
海水中保持几年至几十年不锈蚀。 锌的纯度要求（质量分数）在99.85％以上的纯锌丝。 在锌中加铝可提高涂层的耐蚀性能，若铝的质量分数为30 ％，则耐蚀性最佳。 锌喷涂广泛用于大型桥梁、铁路配件、钢窗、电视台天线、 水闸门和容器等。
（4）喷涂层的厚度可调范围大 涂层厚度可从几十微米到几毫米，表面光滑，加工量 少。用特细粉末喷涂时，不加研磨即可使用。
（5）生产率高 大多数工艺方法的生产率可达到每小时喷涂数千克喷 涂材料，有些工艺方法可高达50kg／h以上。 （6）缺点 结合力低，孔隙率较高，均匀性差，热效率低，操作 环境较差。
密而坚固的Al2O3氧化膜，能防止铝进一步氧化。
纯铝喷涂除大量用于钢铁保护涂层外，还可作为钢的抗
高温氧化涂层、导电涂层和改善电接触的涂层。
一般铝丝纯度（质量分数）应大于99.7％。铝丝直径2～ 3mm，喷涂时，表面不得有油污和氧化膜。
（4）锌丝
在钢铁件上，只要喷涂0.2mm的锌层，就可在大气、淡水、
3 涂层结构（1） 涂层是由无数变形粒子互相交错堆叠 在一起，形成一层堆积而成的层状结构。 涂层性能具有方向性，垂直和 平行涂层方向上的性能不一致。 涂层中伴有氧化物等夹杂，存 在部分孔隙，孔隙率4％－20％。
典型的热喷涂层的金相组织照片
Ni-Cr-B-Si火焰喷涂组织
涂层结构（2） 涂层内有一定比例的孔隙，产生原因是： （1） 喷涂角度不同造成的遮蔽效应；
喷涂、喷焊与堆焊技术
第四章 喷涂、喷焊与堆焊技术 第一节热喷涂技术 一、 喷涂技术的原理与特点 1 热喷涂原理 利用热能将喷涂材料熔化，再借助高速气流将其雾化，并 在高速气流的带动下粒子撞击基材表面，冷凝后形成具有某种 功能的涂层。
2 热喷涂的基本过程 （1） 喷涂材料被加热到熔化或者半融化状态。 （2） 喷涂材料被雾化成微小熔滴并高速撞击基体表面，撞击 基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，形成的涂层结合越好。 （3） 熔融的高速粒子在冲击基材表面后发生变形，冷凝后形 成涂层。
二、热喷涂材料的分类及特点 1 热喷涂材料的分类
形式：粉末、线材、棒材、带材、柔性丝等； 成分：金属、有机塑料、陶瓷、碳化物、紫熔合金、复 合材料、非晶体等。 应用目的：耐磨损材料、耐腐蚀材料、耐高温材料、隔 热热障材料等。
2 热喷涂材料的特点
热稳定性好
使用性能好
润湿性好
（2）工艺灵活 施工对象小到10mm内孔，大到铁塔、桥梁等大 型结构。 喷涂既可在整体表面上进行，也可在指定区域内 涂敷， 既可在真空或控制气氛中喷涂活性材料，也可在 野外现场作业。
（3）基体变形小 除喷熔外，热喷涂是一种冷工艺. 例如氧--乙炔焰喷涂、等离子喷涂或爆炸喷涂， 工件受热程度均不超过250℃，工件不会发生 畸变，不改变工件的金相组织。
爆炸喷涂/燃爆喷涂
电弧喷涂
等离子喷涂
激光喷涂
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）。
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。
热膨胀系数合适
3 热喷涂材料的选材原则 （1） 要把实用性、工艺性和经济性结合起来考虑，尽量选择 合理的喷涂材料。 （2） 对于重要的部件以获得最优涂层性能为准则；不十分重 要的部件则以获得最大的经济效益为准则。 （3） 根据工件的工作环境选择合适的工作涂层。
（4） 为满足喷涂工件的使用要求，可采用复合涂层和梯度涂 层。
二、热喷涂的种类和特点 1．热喷涂种类 按涂层加热和结合方式，热喷涂有喷涂和喷熔 两种。 热喷涂：基体不熔化，涂层与基体形成机械结合； 喷熔：是涂层经再加热重熔，涂层与基体互溶并
扩散形成冶金结合。它们与堆焊的根本区别都
在于母材基体不熔化或极少溶化。
按热源分为
粉末火焰喷涂
线材火焰喷涂
超音速火焰喷涂
易开裂。
1Cr17在氧化性酸类、多数有机酸、有机酸盐水溶液中
有良好的耐蚀性。
1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢丝有良好的工艺性能，在 多数氧化性介质和某些还原性介质中都有较好的耐蚀 性，用于喷涂水泵轴等。 由于不锈钢涂层收缩率大，易开裂，适于喷涂薄层。
（3）铝丝 铝和氧有很强的亲和力，铝在室温下大气中就能形成致
4 热喷涂线材
非复合线材 ：只含一种金属或合金的材料制成的线材
(1)碳钢及低合金钢丝
最常用的是 85优质碳素结构钢丝和碳素工具钢丝。
一般采用电弧喷涂，用于喷涂曲轴、柱塞、机床导轨等常
温工作的机械零件滑动表面耐磨涂层及磨损部位的修复。
(2) 不锈钢丝 1Cr13、2Cr13、3Cr13等马氏体不锈钢丝主要用于强 度和硬度较高、耐蚀性要求不太高的场合，其涂层不
5涂层的残余应力
涂层冷凝收缩时，涂层外层的张应力、基体表面的压 应力、组织转变产生的微观应力，结果使涂层产生残 余张应力。 残余应力与喷涂工艺条件、涂层及基材的物理性质 有关； 适当的预处理如粗化，以使应力分散。 应力大小与涂层厚度成正比，当张应力超过涂层与 基材之间结合强度时，涂层就会发生破坏
（2） 涂层材料凝固收缩时形成的空隙。
孔隙将降低涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性。 涂层内的氧化夹杂物含量及涂层的致密度取决于加热源合方式
机械结合：熔融态的粒子撞击到基材表面后铺展成扁平状 的液态薄层，嵌合在起伏不平的表面。
冶金结合：涂层与基体表面出现互扩散或形成微区的冶金
反应。 物理结合：当高速运动的熔融粒子撞击基体表面后，若界 面两侧紧密接触的距离达到原子晶格常数范围内时，产生 范德华力。
熔融粒子撞击表面的吉布斯自由能降低：
G G表面 T接触Ss Hs
G表面 AB A B
提高涂层结合强度的方法： 材料A、B表面越干净，表面接触面积越大，ΔG表面越小，结 合强度越高； 提高接触温度，使ΔG更小，结合强度高； 当沉积过程中发生扩散或冶金反应时，ΔHs变小，也会使ΔG 更小，结合强度提高。
海水中保持几年至几十年不锈蚀。 锌的纯度要求（质量分数）在99.85％以上的纯锌丝。 在锌中加铝可提高涂层的耐蚀性能，若铝的质量分数为30 ％，则耐蚀性最佳。 锌喷涂广泛用于大型桥梁、铁路配件、钢窗、电视台天线、 水闸门和容器等。
（4）喷涂层的厚度可调范围大 涂层厚度可从几十微米到几毫米，表面光滑，加工量 少。用特细粉末喷涂时，不加研磨即可使用。
（5）生产率高 大多数工艺方法的生产率可达到每小时喷涂数千克喷 涂材料，有些工艺方法可高达50kg／h以上。 （6）缺点 结合力低，孔隙率较高，均匀性差，热效率低，操作 环境较差。
密而坚固的Al2O3氧化膜，能防止铝进一步氧化。
纯铝喷涂除大量用于钢铁保护涂层外，还可作为钢的抗
高温氧化涂层、导电涂层和改善电接触的涂层。
一般铝丝纯度（质量分数）应大于99.7％。铝丝直径2～ 3mm，喷涂时，表面不得有油污和氧化膜。
（4）锌丝
在钢铁件上，只要喷涂0.2mm的锌层，就可在大气、淡水、
3 涂层结构（1） 涂层是由无数变形粒子互相交错堆叠 在一起，形成一层堆积而成的层状结构。 涂层性能具有方向性，垂直和 平行涂层方向上的性能不一致。 涂层中伴有氧化物等夹杂，存 在部分孔隙，孔隙率4％－20％。
典型的热喷涂层的金相组织照片
Ni-Cr-B-Si火焰喷涂组织
涂层结构（2） 涂层内有一定比例的孔隙，产生原因是： （1） 喷涂角度不同造成的遮蔽效应；
喷涂、喷焊与堆焊技术
第四章 喷涂、喷焊与堆焊技术 第一节热喷涂技术 一、 喷涂技术的原理与特点 1 热喷涂原理 利用热能将喷涂材料熔化，再借助高速气流将其雾化，并 在高速气流的带动下粒子撞击基材表面，冷凝后形成具有某种 功能的涂层。
2 热喷涂的基本过程 （1） 喷涂材料被加热到熔化或者半融化状态。 （2） 喷涂材料被雾化成微小熔滴并高速撞击基体表面，撞击 基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，形成的涂层结合越好。 （3） 熔融的高速粒子在冲击基材表面后发生变形，冷凝后形 成涂层。
二、热喷涂材料的分类及特点 1 热喷涂材料的分类
形式：粉末、线材、棒材、带材、柔性丝等； 成分：金属、有机塑料、陶瓷、碳化物、紫熔合金、复 合材料、非晶体等。 应用目的：耐磨损材料、耐腐蚀材料、耐高温材料、隔 热热障材料等。
2 热喷涂材料的特点
热稳定性好
使用性能好
润湿性好
（2）工艺灵活 施工对象小到10mm内孔，大到铁塔、桥梁等大 型结构。 喷涂既可在整体表面上进行，也可在指定区域内 涂敷， 既可在真空或控制气氛中喷涂活性材料，也可在 野外现场作业。
（3）基体变形小 除喷熔外，热喷涂是一种冷工艺. 例如氧--乙炔焰喷涂、等离子喷涂或爆炸喷涂， 工件受热程度均不超过250℃，工件不会发生 畸变，不改变工件的金相组织。
爆炸喷涂/燃爆喷涂
电弧喷涂
等离子喷涂
激光喷涂
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）。
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。