材料表面涂层实验指导书

材料表面冷喷涂层制备一、实验目的1.理解材料表面冷喷涂层基本制备方法和工艺2.掌握涂层制备设备的操作规程方法步骤二、实验原理冷喷涂技术的过程是，经过一定低温预热的高压气体（He或N2）通过缩放喷管产生超音速气体射流，将喷涂粒子从轴向送入气体射流中加速，以固态的形式撞击基体形成涂层。三、实验设备及材料1.冷喷涂装置2.直尺3.粉末（Cu粉）4.基体（不锈钢）四、实验步骤1.首先打开气体预热器电源进行温度设定，待温度达到设定值后至少10分钟开始喷涂实验。2.打开控制面板上的电源锁按钮（Power）。3.将控制面板上的主气流量控制阀（PrimaryGasFlow）调到最大。4.根据实际喷涂需要调整主气控制管上的减压器，使得主气压力输出在0.5～3.5MPa之间。5.调整送粉气控制管上的减压器，使得送粉气压力比主气压力高出0.5MPa左右。6.按下控制面板上的喷涂按钮（Spray）。7.当温度升高到实验设定的喷枪腔室温度后，按下控制面板上的送粉按钮（PowderFeed），同时调整送粉气流量控制阀（CarrierGasFlow）使得喷枪送出均匀的粉末。8.喷涂结束后，首先关掉送粉按钮（PowderFeed），然后关掉喷涂按钮（Spray），同时将送粉气流量控制阀（CarrierGasFlow）调到最小状态。五、实验报告要求1.简述实验原理。2.明确操作步骤和注意事项。3.做好原始记录。4.详细记录喷涂过程中观察到的现象，结合学到的理论分析现象产生的原因六、实验注意事项1.系统电源为220V交流电，保证电源可靠接地。2.气体预热器电源为380V三相交流电，保证电源可靠接地。3.系统主气体和送粉气压力极限为3.5MPa，高于此值后控制面板上的红色PrimaryGas和CarrierGas指示灯点亮，提示压力过大注意安全。4。系统管路为螺纹连接，使用时注意不要使螺纹连接处松动，以免出现漏气现象。5.冷喷涂中气体预热温度经常达到200～600℃，因此注意喷枪等高温部位。材料表面塑料喷涂层制备一、实验目的1.理解材料表面塑料喷涂层基本制备方法和工艺2.掌握涂层制备设备的操作规程方法步骤二、实验原理FS-4型粉末火焰盆土枪的原理是利用燃气（乙炔、丙烷、液化石油气等）预祝燃气（氧气、压缩空气）燃烧产生的热量将粉末状喷涂材料加热至熔融及半熔融状态，并借助焰流或喷射（冷却）气流喷向经预处理的基体表面从而形成连续、均匀的保护涂层。三、实验设备及材料1.喷枪2.燃气（乙炔）与助燃气（氧气）、送粉气（压缩空气）3.粉末（聚乙烯）4.基体（不锈钢）四、实验步骤1.检查喷嘴安装是否正确。2.根据参数表调节氧气、燃气（乙炔）、冷却空气及送粉气压力。3.将空气开关略开，使少量空气喷出。4.打开主阀，开大燃气阀，开氧阀送少量氧气。5.用打火枪点火，点着后分别调节氧阀及燃气阀使火焰呈还原焰。6.将送粉气阀阀调制最大。7.将透明粉斗装上喷枪，装入待喷粉末，打开粉末开关。8.调节空气开关使塑料粉末在火焰中充分熔化，同时粉末及涂层不过热燃烧分解。9.喷涂间歇应打开空气开关以冷却喷嘴。10.喷枪发生回火时应迅速关闭主阀及粉末开关，查明原因。五、实验报告要求1.简述实验原理。2.明确操作步骤和注意事项。3.做好原始记录。4.详细记录喷涂过程中观察到的现象，结合学到的理论分析现象产生的原因六、实验注意事项1.气管与喷枪连接时，必须清除管路内的各种污物。2.最好在专门设计的通风环境中作业，确保枪、管不泄漏。3.在关闭或开启主阀时，粉斗座的送粉开关必须处于关闭位置。4.在更换喷嘴或内孔喷枪时密封面上不得有任何污物或粉末。5.喷嘴装上后压紧螺母必须拧紧，以保证密封。6.如发现火焰有长短或偏移需拆卸喷嘴，用通针清理喷嘴孔道。7.喷嘴出火口如已严重磨蚀必须更换新喷嘴。材料表面热喷耐磨涂层制备一、实验目的1.掌握材料表面热喷耐磨涂层的基本制备方法和工艺；2.掌握涂层制备设备的操作规程及操作步骤3．了解耐磨涂层所用的粉末。二、实验原理：超音速火焰喷涂（HighVelocityOxygenFuel，简称HVOF）是利用丙烷、丙稀等碳氢系燃气与高压氧气在燃烧室内或在特殊的喷嘴中燃烧产生的高温高速燃烧焰流，将粉末轴向送入该焰流，然后将粉末加热到熔化或者半熔化状态，雾化成小液滴，在高压高速焰流中加速到音速以上，喷射到经过处理的基体表面上，形成结合强度高、组织致密、性能优越的涂层的技术，如图1所示。图1热喷涂过程三、实验仪器及材料1.CH-2000型超音速火焰（HVOF）喷涂系统（1）简介CH－2000型超音速火焰喷涂系统通过高压燃料气体与氧气燃烧产生超音速火焰而实现喷涂，该系统由西安交通大学材料科学与工程学院焊接研究所于1995年在国内首家研制成功，此后进行了大量的研究开发，已成功为日本、中国等5家企业单位与研究机构提供设计制造服务。经过10年多的使用考核，证明系统工作稳定可靠，制备的涂层性能达到或超过进口系统制备的同类涂层。适用于喷涂金属陶瓷、金属及合金涂层，涂层致密、结合性能优越。如用来制备耐磨损性能优越的硬质合金涂层（如WC-Co系和Cr3C2-NiCr系涂层）；也可以制备耐腐蚀和耐高温氧化性能优越的高温合金涂层（如MCrAlY等）；用该系统制备的镍基自熔合金涂层，在喷态下显微硬度超过喷焊层的硬度。该系统制备的硬质合金涂层和镍基自熔合金复合涂层经在多种严酷工矿条件（如石油、电力、冶金等领域）下使用考核证明，HVOF涂层的使用可以显著提高产品的附加价值，延长使用寿命，可获得显著的经济效益和社会效益。该设备系统目前已在国内的石油机械、水轮机组、风机机组、钢铁、电厂锅炉等领域解决了大量的现场工业难题。（2）系统构成本系统由CH-2000型喷枪（如图2、图3），CH-2000型控制柜和送粉器，冷却系统构成。本系统通过氧气和燃气燃烧产生超音速火焰（如图4所示）。可使用的燃气包括丙烷或丙烯或乙烯。送粉气可以使用氮气或氩气。典型火焰的速度超过2000m/s。喷涂粒子的速度可达300～650m/s。图2CH-2000型超音速火焰喷枪图图3CH-2000型超音速火焰喷枪内部结构图图4马赫锥－典型的超音速火焰特征（3）系统的特点1)系统采用PLC控制，可靠性高；2)本系统使用的气体（包括氧气、燃气、送粉气）压力与流量，均可分别单独控制；3)以单独设置的点火系统直接用燃气点火，可靠方便；4)通过气体参数的预调，用单个按钮可以实现在控制柜面板上对喷涂火焰开关操作，并可配线控盒实现遥控，操作简单可靠；5)对冷却水与送粉气的压力实行实时监控，设置有报警与自保护系统，保证了系统运行的安全可靠性；6)喷枪重3.5kg，可以手持进行喷涂，也可以配备合适的机夹装置进行机械化喷涂；2．超音速火焰喷涂耐磨涂层用材料（1）WC－Co系耐磨粉末，主要应用于温度为550℃以下的磨粒磨损和冲蚀磨损。（2）Cr3C2－NiCr系耐磨粉末，多用于530～900℃的磨损工况。四、实验步骤1.系统运行前的准备在进行喷涂作业前，务必打开通风和排风设备，保持喷涂空间具有良好的通风状态，然后按以下步骤进行准备工作。（1）接通电源（2）接通氧气源。将氧气压力调到0.60MPa，即6个大气压。（3）接通丙烷气体将压力调至0.5MPa（5个大气压），然后利用控制柜面板上的调压器将压力调节到4个大气压。此时，送粉气指示灯亮；如果指示灯不亮（或闪烁），表明压力小于0.4MPa（4个大气压），需增加送粉气压力。（4）启动水泵开关。当冷却水压力大于设定的4个大气压时，水压指示灯亮，否则指示灯不亮。在运行过程中，当水压小于4个大气压时，水压指示灯闪烁报警。当电源指示灯，水压指示灯和送粉气指示灯全亮时，系统进入准备状态。2．喷涂操作（1）手动操作准备工作完成后，系统进入准备状态，按以下操作顺序进行：①按点火按钮，接通点火气体，进行点火；②按喷涂按钮，接通各气路电磁阀；③调节送粉气流量至1500L/h；④间歇或同时调节氧气流量和燃气流量，使其达到设定流量值；⑤按送粉启动按钮，启动送粉器⑥停止送粉⑦按停止按钮，熄灭喷涂火焰⑧等火焰熄灭后，将流量计调节阀调到全关闭状态（2）半自动操作准备工作完成后，系统进入准备状态，按以下操作顺序进行：①气体流量的预调；②按点火按钮，接通点火气体，进行点火；③按喷涂按钮，启动喷涂火焰；确认并调节各路气体至预设值；④按送粉器启动按钮，启动送粉器；⑤停止送粉⑥按停止按钮，熄灭喷涂火焰⑦将流量计调节阀调到全关闭状态3．结束喷涂作业（1）关闭水泵（2）关闭气源，分别单独按下氧气、燃气、送粉气预调按钮，并拧开各对应流量计调节阀，泄压并排除气路中的气体；（3）关闭控制柜上的电源开关。五、实验报告要求1.简述实验原理。2.明确操作步骤和注意事项。3.做好原始记录。4.详细记录喷涂过程中观察到的现象，结合学到的理论分析现象产生的原因六、实验注意事项1.本系统运用高压燃气，为确保安全，必须严格按照要求操作；2.当水压指示灯和送粉气指示灯闪烁时，说明水压或送粉气压力不足，需要增加冷却水压力或送粉气压力。只有当压力分别达到设定值时，指示灯才亮，系统才能进入准备状态；3．点火之前一定要确认送粉气压力是否达到预定值；4．在喷涂过程中如果出现异常现象，请立即按紧急停止按钮，并关闭燃气和氧气流量计阀。材料表面热喷防腐涂层制备一、实验目的1.掌握材料表面热喷防腐涂层的基本制备方法和工艺；2.掌握涂层制备设备的操作规程及操作步骤；3．了解防腐涂层所用的粉末。二、实验原理：超音速火焰喷涂（HighVelocityOxygenFuel，简称HVOF）是利用丙烷、丙稀等碳氢系燃气与高压氧气在燃烧室内或在特殊的喷嘴中燃烧产生的高温高速燃烧焰流，将粉末轴向送入该焰流，然后将粉末加热到熔化或者半熔化状态，雾化成小液滴，在高压高速焰流中加速到音速以上，喷射到经过处理的基体表面上，形成结合强度高、组织致密、性能优越的涂层的技术，如图1所示。图1热喷涂过程三、实验仪器及材料1.CH-2000型超音速火焰（HVOF）喷涂系统（1）简介CH－2000型超音速火焰喷涂系统通过高压燃料气体与氧气燃烧产生超音速火焰而实现喷涂，该系统由西安交通大学材料科学与工程学院焊接研究所于1995年在国内首家研制成功，此后进行了大量的研究开发，已成功为日本、中国等5家企业单位与研究机构提供设计制造服务。经过10年多的使用考核，证明系统工作稳定可靠，制备的涂层性能达到或超过进口系统制备的同类涂层。适用于喷涂金属陶瓷、金属及合金涂层，涂层致密、结合性能优越。如用来制备耐磨损性能优越的硬质合金涂层（如WC-Co系和Cr3C2-NiCr系涂层）；也可以制备耐腐蚀和耐高温氧化性能优越的高温合金涂层（如MCrAlY等）；用该系统制备的镍基自熔合金涂层，在喷态下显微硬度超过喷焊层的硬度。该系统制备的硬质合金涂层和镍基自熔合金复合涂层经在多种严酷工矿条件（如石油、电力、冶金等领域）下使用考核证明，HVOF涂层的使用可以显著提高产品的附加价值，延长使用寿命，可获得显著的经济效益和社会效益。该设备系统目前已在国内的石油机械、水轮机组、风机机组、钢铁、电厂锅炉等领域解决了大量的现场工业难题。（2）系统构成本系统由CH-2000型喷枪（如图2、图3），CH-2000型控制柜和送粉器，冷却系统构成。本系统通过氧气和燃气燃烧产生超音速火焰（如图4所示）。可使用的燃气包括丙烷或丙烯或乙烯。送粉气可以使用氮气或氩气。典型火焰的速度超过2000m/s。喷涂粒子的速度可达300～650m/s。图2CH-2000型超音速火焰喷枪图图3CH-2000型超音速火焰喷枪内部结构图图4马赫锥－典型的超音速火焰特征（3）系统的特点1)系统采用PLC控制，可靠性高；2)本系统使用的气体（包括氧气、燃气、送粉气）压力与流量，均可分别单独控制；3)以单独设置的点火系统直接用燃气点火，可靠方便；4)通过气体参数的预调，用单个按钮可以实现在控制柜面板上对喷涂火焰开关操作，并可配线控盒实现遥控，操作简单可靠；5)对冷却水与送粉气的压力实行实时监控，设置有报警与自保