超音速火焰喷涂工艺流程

超音速火焰喷涂工艺流程：、外表预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤：一〕在编制工艺前首先应当了解被喷涂工件的实际状况和技术要求并进展分析虑到喷涂时的热胀冷缩等。2涂层材料确实定分别选择结合层与工作层材料。：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度。二〕工件外表的预处理外表制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序涂供给容纳的空间。2、外表清理，去除油污，铁锈，漆层等，使工件外表干净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。假设油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进展酸浸，机械打磨或喷砂除去。等。A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。砂料以锐利坚硬为好，必需清洁枯燥，有锋利棱角。其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应当依据具体状况确定。B：开槽、车螺纹、辊花。对轴、套类零件外表的粗化处理，可承受开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹外表RA6.3—12.5的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体外表局部熔合，产生粗糙的外表。涂，一般喷涂时间不超过二个小时。4、非喷涂部位的保护体外表上的键槽、油孔等不允许喷涂的部位，可以用石墨块或粉笔堵平或略高于外表。三〕喷涂工艺及参数粉末特性：差异。粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒外形、外表粗糙度等。设备来说，适宜的粉末粒度为：15μm-40μm。氧-燃气流量和比例-燃气流量和混合比例。喷涂时，首先应依据设备的规定要求确定氧气和燃-燃气比例的波动，而氧-燃气比例对确定最终的涂层组织格外重要.理论上，丙烷完全燃烧要求氧与丙烷的比例为5∶1〔8O222，这一燃烧比例产生的是。假设燃气比例下降，焰流中未消耗尽的氧分子将产生“氧化”气是完全可逆的，反响物与反响产物以热平衡和化学平衡方式共存。ZB-2700型超音速火焰喷涂系统，当氧-燃气比例在4.2-5.6之间时，可获得高性能的涂层。喷涂距离：100mm以内即已到达了其最高温度，随着喷出口190-200mm左右到达580m/s以上的最高速度，在170-230mm喷距上，粒子速度根本维持在ZB-2700190-230mm。能最好的涂层。送粉量：下，都对应有一适宜的送粉量范围。假设送粉量过小，可能的不利影响有：被喷涂粉末过熔，粉末烧损，烟雾大，易污染涂层。每一遍喷涂不能完全掩盖其扫过的路径，造成涂层孔隙率增大。假设送粉量过大，可能的不利影响有：1〕粉末熔化不充分，涂层结合强度降低，孔隙率增大。涂层应力增大，导致涂层开裂。粉末沉积率下降，生产本钱提高。使用ZBWC-Co38-60g/min0.55—1.2%,40-50%CrC-NiCr涂层时：当送之间变化时，可获得令人满足的涂层质量。四〕喷涂后处理封孔，机械加工等工序。零件为摩擦副时，可在喷后趁热将零件放在润滑油中，利用孔隙储油有利于润滑。但对于随液压的零件，孔隙而简洁产生泄露，对于喷涂后，应当用封孔剂进展封孔处理。用的有石蜡，环氧，酚醛等。当喷涂后的尺寸精度与外表粗糙度不能满足要求时，需要对其进展机械加工，可承受车削或磨削加工。超音速火焰喷涂设备技术参数：ZB-2700超音速火焰喷涂设备〔HVOF)-技术性能参数表：组件特点工程内容根本参数尺寸/重量能够实现喷涂过程的自掌握类型PLC掌握动ZB-2700丙烷压力/流量0.6～0.7Mpa 65～88L/min60×60×176cm可编程氧气压力/流量1.2Mpa 280～307L/min掌握柜空气压力/流量0.7～0.8Mpa 350～440L/min130kg统故障马上作出响应。氢气压力0.35Mpa(点火使用〕送粉方式双筒刮盘式单筒容积2.5升送粉气氮气ZB-2700送粉气压力1.3Mpa50×28×126cm送粉器氮气压力/流量1.2Mpa14～18L/min110kg送粉速度0～150g/min送粉器进入喷枪中。送粉精度±3%喷涂粉末大小5～200µm火焰速度2100m/s火焰温度2700℃喷枪功率100KW(换算值〕粉末颗粒速度550～650m/sZB-2700最大送分速度150g/min33×23×5cm超音速在整个点火过冷却方式+气冷2.7kg火焰喷程中，参加氢气，使点火冷却水流量9.5L/min,压力0.2Mpa枪更易实现涂层气孔率≤1%涂层结合强度〉70Mpa喷涂粉末粒度10～45µm制冷量37000W/h电源380v/3Hp/50HzZB-2700可按需要调整水温，水水泵流量2023L/H179×90×190cm压，制冷压缩机输入功率9000W热交换具有自动水温调整功能。风机输入功率550W/台780kg器额定运行电流26A温控范围温控范围8℃～35℃电缆、符合安全标准的标准化气管、水管、电缆管路超音速火焰喷涂涂层评析传统的火焰喷涂工艺以氧-粉末在空气中飞行时间长，因而形成的涂层粗糙多孔〔10～15熔颗粒多，涂层的硬度和结合强度〔多为20～30MPa〕较低而且易产生裂纹和剥落。等离子喷涂工艺以等离子弧作为热源将粉末熔化，高速喷到零件外表形成涂层。由于等离子弧温度高〔1500～33000，能量大，粉末粒子飞行速度快，而且承受氩气作为等离子气体、氢气作为关心气体，又具有复原气氛，因而粉末的氧化程度低，所形成的涂层致密，孔隙率〔3%～8%〕和氧化物含量都很低，结合强度〔40～50MPa〕和硬度较高，但由于剩余应力的存在，涂层不能过厚，否则会产生裂纹和剥落。此外，等离子喷涂还有一个明显的缺点，就是使用和维护费用较为昂贵。20世纪80年月以来，随着超音速火焰〔HighVelocityOxygenFlame,HVOF)喷涂工艺的研发，涂层的性能产生了质的飞跃。超音速喷枪的构造独特，在燃烧室的末端即咽喉部位承受了拉瓦尔曲线设计，使得燃烧室的压力增加，通过该处的焰流获得数倍于音速的速度；而且承受了径向内送粉的方式，使得粉末在10～30cm的枪管内得到充分的加热和加速，虽然温度不是很高287℃，但由于能量集中，受热均匀，因此熔化得格外好；此外，由于粉末粒子的动能大，速度快，粒子在空气中的飞行时间极短，被氧化的时机极少，再加上喷枪系统本身的温度不高287℃，所以涂层中几乎没有氧化物，空隙率也极低〔2，涂层致密，剪切强度和结合强度都格外高〔60MPa以上，而且涂层内的剩余应力几316不锈钢涂层的厚度可以到达1.2mm。尤其是WC-Co涂层，HVOF喷涂更具优越性。HVOF喷涂3种工艺分别喷涂了WC/12CoWC/17Co、NiCrBSi3种涂层，并对涂层的各项性能进展了分析和争论。1试验材料〔粉末〕热喷涂涂层的性能和微观构造与所使用的粉末有较大的关系，不同的粉末粒度、化学成分都会对涂层性能造成影响。WC-Co涂层是一种典型的抗磨损涂层，WC-Co粉末有铸造///烧结型和钴包覆型4种形式。试验承受的粉末是TAFA公司生产的烧结/粉碎型粉末。NiCrBSi自粘涂层也是一种高质量的抗摩擦磨损涂层，试验承受的是TAFA公司生产的1276NiCrBSi粉末。用GSL-100激光粒度对粉末进展粒度分析，粒度分布格外好，范围集中，90%在5×10-3～10×10-3mm之间且颗粒均匀，可以确定，这3种粉末具有格外好的流淌性。喷涂工艺吹砂首先对全部的试样进展吹砂，吹砂用的磨料为白刚玉砂，压缩空气压力0.2～0.3MPa，吹砂距离为100～120mm，吹砂后外表粗糙度为R a3.0～3.5μm。喷涂设备及参数承受METCO6P火焰喷涂设备、METCO-7M等离子喷涂设备和JP-5000超音速火焰(HVOF)喷涂设备进展喷涂。涂层性能试验结合强度和剪切强度试验承受胶接法进展结合强度试验，试样尺寸为6.5mm×25.4mm，粘接剂为FM-1000胶，全部试样的涂层厚度均为0.25～0.30mm；剪切强度试验设备为单摆刮削磨损试验机。剩余应力试验由于在喷涂过程中具有不同机械性能的材料有着很高的温度梯度，因此在涂层中会产生剩余应力，这种剩余应力对涂层的性能有很大的影响，最明显的就是引起涂层裂纹和剥落，它直接限制着喷涂层的厚度。涂层的剩余应力状况是评价涂层性能的一个极其重要的指标，本课题承受修正的艾尔曼(Almen)法完成对涂层的剩余应力测试。测试用的试片材料为65Mn，规格为120mm×15mm×1mm；承受BHP-700温度补偿应变片，规格为16mm×7mm，电阻值为120Ω，应变极限温度为700℃。δ为涂层厚度,σ c为涂层剩余应力,正值表示拉应力负值表示压应力从表中可以看出，随着涂层厚度的增加，应力值也增加。对于NiCrBSi涂层来说，火焰喷涂和等离子喷涂产生的都是拉应力，而HVOF喷涂产生的是压应力。对于WC-12Co涂层来说，虽然3种喷涂方法产生的都是压应力，但HVOF喷涂产生的压应力值要远远高于另外两种喷涂方法。拉应力是造成涂层裂纹和剥落的主要缘由，因此对于涂层来讲，剩余应力最好是压应力，而不是拉应力。通过以上分析可以看出，HVOF喷涂涂层的性能要优于另外两种涂层。涂层的X射线衍射分析对WC-12Co粉末和3种工艺所喷涂的涂层进展了XWC-12Co涂层为例进展说明，可以看出在粉末中WC相为主要相，其余的是杂质相。涂层中起主要作用的是WC相，在3种工艺所喷涂的涂层中，HVOF喷涂涂层的WC含量最多，而且占大多数，等离子喷涂的次之，火焰喷涂的几乎没有WC相。WC-12Co涂层的失效可以从以下反响式中看出。2WC→W2C+C，W2C+O→W2(C,O)，W2(C,O)→2W+CO，4Co+4WC+O2→2Co2W2C+2CO，3Co+3WC+O2→Co3W3C+2CO，12Co+12WC+5O2→2Co6W6C+10CO。通过上列反响式可以看出WC-12Co涂层的失效缘由，比照X射线衍射图，可以说明HVOF喷涂涂层的失效程度最低，等离子喷涂涂层次之，火焰喷涂涂层失效程度最严峻。4结论依据3种粉末的不同喷涂工艺试验以及对所得涂层进展的各项性能试验论：HVOF喷涂工艺与等离子、火焰喷涂工艺一样操作简洁，易于掌握，可重复性强；但HVOF喷涂的效率要远高于等离子喷涂和火焰喷涂。在涂层的抗拉结合强度和抗剪切强度方面，HVOF喷涂的最高，等离子喷涂次之，火焰喷涂最差。HVOF喷涂后的剩余应力为压应力，这也是HVOF喷涂结合强度高的重要缘由之一。(4)HVOF喷涂涂层中主要成分的失效最少，与粉末相比几乎没有多大变化，而等离子喷涂和火焰喷涂涂层成分失效较多，因此HVOF喷涂涂层的各项性能优于等离子喷涂层和火焰喷涂层。HVOF喷涂最能反映粉末的原始设计性能。上海业喷涂机械上海君山外表技术工程股份上海锦联机械设备修造上海精信热喷涂密封工程1内，或在特别的喷嘴中燃烧产生的高温高速燃烧焰流，其燃烧焰流速度可达1500m∕s~2023m∕s〔五马赫〕以上。HVOF(HighVelocityOxy-Fuel300~650m∕s的速度，从而获得结合强度高、致密的高质量涂层。〔3000℃〕WC-COWC在喷涂过程中的分解，涂层不仅结合强度高、致密，而且可以最大限度地保存粉末中的硬质耐磨WC相，因此，涂层耐磨损性能优越，与爆炸喷涂层相当，大幅度超过等离子喷涂层，也优于电镀硬铬层与喷焊层，目前已获得了广泛的进展。2HVOF系统的进展状态BrowningJET-KOTE为[1]。经过多年的应用开发，其优点渐渐被生疏和承受。由此，世界上兴旺国家，投入了大量的财力对HVOF进展争论和开发。于八十年月末九十年月初，先后又有数种HVOF喷涂系统研制成功，并投入市场。如金刚石射流〔Diamond-Jet〕[2]，冲锋枪〔Top-Gun〕[3]，连续爆炸喷涂〔CDS,ContinuousDetonationSpraying〕[4]，射流枪〔J-Gun〕[5]，高速空气燃料系统〔HVAF,HighVelocityAir-Fuel〕[6]等。这些系统各有HVOF的开发与应用，各种喷涂系统也均相应地进展了不断改进与完善，为此，取代原型的型HVOF喷涂系统不断涌现，如J-K的改进型Jet-KoteⅡ,Top-Gun的派生型HV-2023型，分别由DJ与J-GunDJ-2600，DJ-2700与JP-5000型[7]。最近又发表了高频脉冲HVOF系统，通过掌握可以使爆炸频率远高于传统的爆炸喷涂。Jet-KoteHVOFJP-5000DJ-2023HVOFHVOFHVOFHVOFHVOFWC可以有效地提高涂层的表观结合强度[8]。HVIF〔HighVelocityImpactFusion〕[9]，冷喷涂法〔ColdSpraying〕[10]，特别是冷喷工艺，由于可以制备氧化格外有限的金属涂层，受到了广泛的关注，目前进展很快。在国内，HVOF喷涂技术的进展也很受关注，喷涂系统主要依靠于进口，西安交通大学焊接争论所于1995年初研制成功了CH-2023〔CH：为ContinuousHypersonic〕HVOF[11][12-21]。1典型HVOF系统的特点系统简称 燃料种类 主要特点 相关初始型Jet-KoteⅡ 气体 燃烧室与喷嘴垂直 Jet-KoteDJ2600DJ2700 气体 承受拉伐尔喷管。原DJ系列仅承受特别收DJ缩型喷嘴，用压缩空气冷却枪体 CDS 气体 燃烧室与喷嘴同轴线HV-2023 气体 可以使用低压气体，如乙炔 Top-GunJP-5000 液体 承受拉伐尔喷管，粉末侧向对称送入，喷嘴口径大，耗氧量大 HVAF 液体 用压缩空气代替氧气，并用其冷却枪体CH-2023 气体 燃烧室与喷嘴同轴线，气体压力流量均可调cshezhicshezhi2023-09-1614:294HVOFWC-Co4.1HVOFWC-CoWCHVOF文献[24]文献[24]HVOFWC-CoWC1CH-2023[17]，说明喷涂条件对涂层耐磨性具有较大的影响。喷涂粉末为自贡硬质合金厂生产，磨损试验承受SUGA〔日本〕试验机进展，试验条件与后述的表325图1WC-17Co涂层磨损量的影响型粉末喷涂后，WCW[26]，4-WCWC[27]，Co-W-C[28]。与3-型聚合粉末相比，由金属Co将细小WC致密地粘结在一起的2-型粉末，WC在喷涂过程中更有限[29]。为此，涂层的耐磨粒磨损性能最优。另一方WC1-型粉末，通过承受加热强度低的火焰等适宜的工艺条件可将WCW2C的范围内，可以大幅度提高涂层的耐磨损性能[29]。WC-CoWCWC颗粒细小的粉末。表3HVOF涂层构造特点及其磨损量比较粉末类型1-型2-型3-型4-型制造方法烧结-粉碎烧结-粉碎聚合制粉包覆型公称成分WC-12CoWC-12CoWC-17CoWC-18Co粉末构造特点粉末致密，WC颗粒细小分布均匀，分布均匀，粘结在粗大的WC均匀，粘结相为Co3W3C复合碳化物粉末致密，WCCoCoWC涂层构造特点涂层致密,大局部WC分解为W涂层致密,WC分解格外有限涂层致密,WC分解有限致密的CO-W-C非晶合金为磨损量〔mg〕 1461019cshezhicshezhi2023-09-1614:305HVOF涂层与其它方法制备的涂层的性能比较5.1HVOFWC-Co涂层的硬度可以到达1100—1300HvWC-Co涂层的显微硬度为8001000Hv2[30]2几种WC-Co涂层与电镀硬铬层的硬度[30]涂层HVOFHVOF电镀硬铬层爆炸喷涂成分WC-12CoWC-27NiCrCrWC-13Co硬度〔Hv0.3〕1100~12701000~1100800~9001100~1200图2为HVOFWC-12Co涂层与爆炸喷涂WC-13Co涂层的耐磨料磨损试验结果比较[30]。试验承受SUGA〔日本〕型磨损试验机，HVOF承受Jet-KoteRa=0.2μmHVOF层的耐磨损性能超过了爆炸喷涂层。图3为三种方法制备的涂层，即等离子喷涂层、HVOF涂层、爆炸喷涂层的磨粒磨损试验结果[31]。磨损试验承受的干式橡胶轮磨损试验机，HVOF采CDS其中：1其中：146HVOFWC-12Co235HVOFWC-12%Ni,WC-10%Co-4%Cr,WC∕TiC-15%Ni涂层的试验结果。比较WC-Co涂层，说明HVOF涂层与爆炸喷涂相当，而显著优于等离子涂层。从以上结果可以看出，HVOF5.2HVOF民经济的各领域得到了广泛的应用，获得了良好的效果[32]。引起变形，对于要求比较严格的近终成形的零件，就难以适用。HVOF图4HVOFNiCrBSiHVOFDJNi60〕1HVOF5.3HVOF经精加工成最终外形的零件外表涂层强化方法，应用格外广泛。但是，对于尺寸较大的零部件，电镀加工就难以适用，同时，硬铬层的最高使用温度约为350℃，受到限制。此外，由于不行避开地存在着环境污染问题，随着对环境保护的要求越来越严，本钱将会越来越高。因此，开发可以替代电镀硬铬层的涂层技术有着重要的意义。图5为电镀硬铬层与HVOFWC-Co涂层的耐磨料磨损试验结果的比较例[30]。HVOF涂层承受Jet-Kote系统喷制。结果说明HVOF硬质合金涂层的耐磨损性能显著优于电镀硬铬层。图4所示结果也证明白上述结论。以上结果充分说明，HVOF涂层完全可以取代电镀硬铬层。为此，迄今有很多关于用HVOF替代硬铬技术的争论报道。cshezhicshezhi2023-09-1614:316HVOF涂层的典型应用实例简介HVOF涂层由于具有优越的性能，其应用已普及从航空发动机、民用汽轮机、到石油化工、汽车、钢铁冶金、造纸、生物医学等的各个领域。不仅用于OEM的装设备的性能强化。文献