04热喷涂技术.

第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西14．1热喷涂技术4．2热喷焊工艺与特点4．3堆焊工艺及特点第4章热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西24．1热喷涂技术一、热喷涂技术原理与特点二、热喷涂工艺方法三、常用热喷涂材料四、热喷涂技术的应用五、热喷涂技术的新进展第4章热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西3一、热喷涂技术原理与特点热喷涂、喷焊、堆焊：用热能将具有特殊性能的涂层材料熔化后涂敷在工件上形成涂层。制备比较厚的涂层(0.1～10mm)，对于制造具有复合结构的机械零件和各类零件的修复非常有用。1.热喷涂原理4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西4一、热喷涂技术原理与特点4．1热喷涂技术1.热喷涂原理（分类：根据热源的不同）第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西5一、热喷涂技术原理与特点2.热喷涂技术的特点（优点）(1)各种基体___各种涂层：金属、陶瓷、工程塑料等既可用作热喷涂材料又都可以作为热喷涂的基材。(2)基体温度低：基材温度一般在30～200℃之间，因此变形小，热影响区浅。(3)操作灵活：可喷涂各种规格和形状的物体，特别适合于大面积涂层，可在野外作业。(4)涂层厚度范围宽：从几十微米到几毫米的涂层都能制备，且容易控制；喷涂效率高，成本低。4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西6一、热喷涂技术原理与特点2.热喷涂技术的特点（缺点）热效率低；材料利用率低；涂层与基材结合强度较低。4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西7一、热喷涂技术原理与特点3.涂层材料涂层质量对热喷涂材料要求：首先，最好有较宽的液相区，较宽的液相区可以使熔滴在较长时间内保持液相：一般金属材料和氧化物陶瓷材料都适合热喷涂技术；其次，喷涂材料的形状与尺寸一般都必须是线材或粉末材料。线材的直径一般在1～3mm之间，而粉末为1～100μm之间。4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西8一、热喷涂技术原理与特点4.涂层形成过程涂层形成过程：涂层材料→加热熔化和加速→撞击基体→冷却凝固→形成涂层。4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西9一、热喷涂技术原理与特点4.涂层形成过程1、熔融粒子表面氧化膜2、熔粒内溶液3、熔粒打击表面4、颗粒之间的氧化物5、粒子相嵌6、粒子间熔合部分7、未变形的颗粒8、微观气孔9、空隙10、与基材结合的颗粒11、基材4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西10一、热喷涂技术原理与特点5.涂层结构4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西11一、热喷涂技术原理与特点6.涂层应力涂层冷却收缩，颗粒内部产生张应力在基体表面产压应力，喷涂完成后在涂层内部存在残余张应力。4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西12一、热喷涂技术原理与特点7．热喷涂工艺流程表面预处理（清洗、粗化、粘结底层）热喷涂（热能产生、交换，颗粒粘附在机体）后处理（封孔、密实化）机加工（车削、磨削、抛光）4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西13一、热喷涂技术原理与特点7．热喷涂工艺流程(粗化要求)4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西14一、热喷涂技术原理与特点7．热喷涂工艺流程(粘结底层)4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西15一、热喷涂技术原理与特点7．热喷涂工艺流程(影响因素)4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西16一、热喷涂技术原理与特点4．1热喷涂技术7．热喷涂工艺流程(封孔)多孔隙是热喷涂层的固有缺陷，孔隙度1～15％。孔隙可以互相连接，甚至可从表面延伸到基体，封孔以填充这些孔隙，起到以下作用：①防止或阻止涂层界面处的腐蚀；②延长铝和锌防护涂层的寿命；③在某些机械部件中防止液体和压力的密封泄露；④防止污染或研磨碎屑碎片进入涂层；⑤保持陶瓷涂层的绝缘强度。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西17一、热喷涂技术原理与特点4．1热喷涂技术7．热喷涂工艺流程(常用封孔剂)类型封孔剂非干燥型石蜡、油脂、油空气干燥型油漆、氯化橡胶、乙烯树脂、聚酯烘烤型酚醛、环氧树脂、聚酯、聚酰胺树脂催化型环氧树脂、聚酯、聚氨酯无机封孔剂硅酸钠、磷酸盐第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西18所有的热喷涂过程都取决于4个基本因素，包括:设备(Machine)；材料(Material)；工艺(Method)；人员(Man)严格控制4M因素，可以获得优良的热喷涂涂层。一、热喷涂技术原理与特点4．1热喷涂技术7．热喷涂工艺流程(质量控制)4M因素第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西19二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术热喷涂技术的工艺特性第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西20二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术1．火焰喷涂工艺包括线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂。线材火焰喷涂原理图第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西21二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术1．火焰喷涂工艺包括线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂。线材火焰喷涂装置第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西22二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术1．火焰喷涂工艺包括线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂。粉末火焰喷涂原理图第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西23二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术1．火焰喷涂工艺火焰喷涂涂层材料第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西24二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术2．电弧喷涂工艺电弧喷涂：两根彼此绝缘并加有18～40V直流电压的线形电极，由送丝机构向前输送，当两极靠近时，在两线顶端产生电弧并使顶端熔化，同时吹入的压缩空气使熔融的液滴雾化并形成喷涂束流，沉积在工件表面。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西25二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术3．等离子喷涂工艺等离了喷涂采用等离子火焰作为热源对喷涂材料进行加热。等离子火焰温度可达到20000K，远高于所有材料的熔点和沸点。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西26二、热喷涂工艺方法4．1热喷涂技术4．爆炸喷涂和超音速火焰喷涂工艺第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西27三、常用热喷涂材料4．1热喷涂技术1.金属热喷涂材料金属热喷涂材料有线材和粉末两种形式；线材用普通的拉拔方法制造。粉末一般用雾化法制造。由于粉末材料表面积大，氧化程度高，所以在方便的条件下推荐采用线材。但粉末制造方法简单、灵活，材料成分不受限制，因此小批量热喷涂时一般采用粉末材料。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西28三、常用热喷涂材料4．1热喷涂技术1.金属热喷涂材料（金属）第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西29三、常用热喷涂材料4．1热喷涂技术1.金属热喷涂材料（塑料）第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西30三、常用热喷涂材料4．1热喷涂技术1.金属热喷涂材料（复合材料）第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西31三、常用热喷涂材料4．1热喷涂技术1.金属热喷涂材料（陶瓷材料）第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西32四、热喷涂技术的应用4．1热喷涂技术1．喷涂耐腐蚀涂层耐各种介质腐蚀的保护涂层，如锌、铝、不锈钢、镍合金、青铜以及氧化铝、氧化铬陶瓷涂层及塑料等。但是不锈钢、镍合金、青铜等金属涂层的电极电位比钢铁高、因此易在图层孔隙处产生电化学腐蚀，必须封孔处理；最成功的热喷涂防腐涂层是锌、铝涂层，除了“隔离”和“阻挡”功能外，由于锌、铝的电极电位高于铁，即使涂层有孔隙、缺陷或出现裂纹时，腐蚀介质将首先腐蚀锌和铝，而使铁基体作为阴极得到保护。可用于大型桥梁、海洋钻井平台、水利设施等,使用寿命可达到20年以上。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西33四、热喷涂技术的应用4．1热喷涂技术1．喷涂耐腐蚀涂层英国普利茅斯公路大桥，处于海洋和工业性气候，1961年建成，喷涂0.08mm铝—锌复合涂层，至今只重新喷涂过一次；塑料涂层是一种较好的防腐涂层，在化工、食品等行业得到应用，如葡萄酒厂低温发酵车间的发酵罐内壁采用火焰喷涂聚乙烯涂层后，有效地防止了罐壁的点蚀，控制了酒中铁含量，取得了满意的效果。蒙耐尔合金(Ni-Cu合金)：镍63%～67%、铜28%～31%、少量的铁和锰等，密度为8.9，不含铬，强度、弹性、耐腐蚀性和焊接性均很好。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西34四、热喷涂技术的应用4．1热喷涂技术3．喷涂耐高温涂层热喷涂技术同样可用于改善机械零件的抗高温氧化性能。超音速火焰喷涂连续退火炉炉底辊的主要高温保护涂层。如果温度在900℃以上，则可以采用大气等离子喷涂氧化锆涂层。采用真空等离子喷涂氧化铝—氧化钛等陶瓷涂层，都可以改善机械零件的抗高温氧化性能，防止熔融金属的侵蚀。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西35四、热喷涂技术的应用4．1热喷涂技术4．喷涂功能涂层热喷涂技术可广泛应用于电气工业、如喷涂屏蔽涂层，用于消除电磁波和无线电波的干扰，同时清除静电放电火花；用电弧喷涂锌涂层以提供高能级的衰减(范围达60～120dB)。屏蔽涂层的应用包括汁算机终端设备、电子办公设施、药品监测装置和感光电子设备等。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西36四、热喷涂技术的应用（趋势）4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西37四、热喷涂技术的应用（领域和市场）4．1热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西384．2热喷焊工艺与特点一、热喷焊工艺的一般特点二、氧乙炔火焰喷焊三、等离子喷焊四、常用热喷焊材料第4章热喷涂技术第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西39一、热喷焊工艺的一般特点4．2热喷焊工艺与特点热喷涂：涂层颗粒间主要依靠机械结合，强度较低，且存在孔隙。热喷焊：采用热源使涂层材料在基休表面重新熔化或部分熔化，实现涂层与基体之间、涂层内颗粒之间的冶金结合，消除孔隙。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西40一、热喷焊工艺的一般特点4．2热喷焊工艺与特点热喷焊特点如下：(1)热喷焊涂层组织致密，冶金缺陷很少，与基材结合强度高。热喷焊结合强度是一般热喷涂层的10倍，特别是热喷焊技术可以喷涂超过几个毫米厚的涂层而不开裂，可以用于重载零件的表面强化与修复；(2)热喷焊材料必须与基材相匹配，喷焊材料和基材范围比热喷涂窄得多；(3)热喷焊工艺中基材的变形比热喷涂大得多；(4)热喷焊层的成分与喷焊材料的原始成分会有一定差别。第4章热喷涂技术2020/1/15机电工程学院赵占西414．3堆焊工艺及特点一、堆焊层的形成和控制二、堆焊工艺方法三、堆焊材料第4章热喷涂技术