表面热喷涂工艺技术

第1页共11页 1 2 3 4 4 5 5 6 6 7 9 热喷涂技术，作为表面工程技术的关键组成部分，主要利用电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等热源，将金属或非金属材料的粉末或丝状形态加热至熔融或半熔融状态。随后，通过焰流本身或压缩空气的辅助，将其喷射到经过预处理的基体表面，从而在基体上形成一层具有特殊性能的涂层。火焰的热能和动能可以通过燃烧燃气和氧气的混合物产生，也可以通过电源产生。根据能源来源不同，常用的热喷涂工艺有：火焰喷涂、电弧喷涂、等第2页共11页第3页共11页等离子喷涂原理示意图中科言诺新材料供.压缩空气喷涂电极压缩空气喷涂电极(+、一)送丝轮喷涂丝空气帽知乎围言诺新村料供第4页共11页(5)涂层致密，结合强度高一般高速火焰喷涂涂层的孔隙率<2%,结合强AirAir器@晶思sirste火焰粉末喷涂是一种将金属或非金属粉末原料送入燃气氧气气氛中，通过层。其系统通常由送粉器和喷枪组成，粉末通过载气送至喷枪，混合气体将熔整，以及用于间隙控制装置的可磨耗涂层。这种喷硼系粉末和硅系粉末等；陶瓷粉末主要包括碳化硅、氧化铝、氮化硼等。适用轰击空气和电极材料产生火花放电，形成高温区域的技术。需要将两根金属丝作为自耗性电极，并以匹配的可控速度送入电弧喷属丝的尖端，再通过压缩空气将熔融金属颗粒雾化涂层。电弧内的温度可达到5000℃,粒子速度在100-300m/s范围内。这种喷涂只需电力和压缩空气来熔化金属合金和纯金属丝，且喷涂和涂覆速度极快，与火焰喷涂涂层相比，电弧喷涂涂层孔隙率更低。适用于涂层焊管焊缝、活塞环、电容器、压敏电阻、锅炉壁和大型基础设施。电弧喷涂材料一般为丝材，分为实芯丝材和粉芯丝材。实芯丝材主要包含有色金属丝材(如：铝、锌、铜和镍等金属及其合金)和黑色金属丝材(碳素钢丝和不锈钢丝)两种。碳素钢丝是一种耐磨材料，作为喷涂材料，主要用于修复磨损件和机械零部件。如低碳钢丝，硬度为(140~200)HB,价格低，易于削切加工，适用于滑动磨损部件及轴承面、超差件修复、铸件孔隙填补等。不锈钢种类繁多，需充分了解其性能后选择合适的材料。例如18-8型奥氏体不锈钢丝：GB4240—881Cr18Ni9Ti,涂层组织主要为奥氏体，在腐蚀性较强的介质中化学稳定性好，但耐磨性一般。喷涂层收缩性大，易开裂，作耐蚀涂层需进行封孔处理，主要用于喷涂耐蚀涂层。粉芯丝材则是由金属外皮包裹着一定粒度的不同类型的金属、合金粉末、复合陶瓷粉末材料等构成，粉芯丝材拓宽了电弧喷涂材料的应用范围，克服了诸多材料不宜做成丝材的缺点，还使一些不能导电的颗粒材料在电弧喷涂上得以应用，并可制造特殊的合金涂层和金属陶瓷复合材料涂层，是一种非常有发展前景的电弧喷涂材料，在国内外已得到广泛应用。超音速火焰(HVOF)喷涂使用氧气和燃料形成可燃混合物，液体燃料HVOF(HVOF-LF)通常使用液体煤油作为燃料，气体燃料HVOF(HVOF-GF)使第8页共11页送丝轮喷涂丝空气帽涂层工件图4超音速火焰喷涂原理蚀性均优于裸露的镍基高温合金。根据相关研究表明：Cr₂O₃、NiO、NiCr₂O₄和CoO的形成可能有助于涂层耐高温腐蚀性能的发展。在循环氧化中NiCrBSi涂层也被发现对于降低900℃Na₂SO₄-60%V₂O₅熔盐环境中的腐蚀速率非常有效。大气等离子喷涂原理是通过等离子喷枪(又称等离子弧发生器)产生等离子焰流，在带正电的极(阳极)和带负电的极(阴极)之间产生强电弧，将工艺气体流体电离成等离子体状态，然后将粉末材料注入等离子体射流中，粉末颗粒被迅速加热至熔融或半熔融状态，随着离子流高速撞击喷射至工件表面上。大气等离子喷涂工艺主要用于防护磨损和腐蚀、隔热、维修等功能。大气等离子喷涂技术是应用最广泛的热喷涂技术，几乎没有材料限制，等离子体的高温足以瞬间熔化目前已知的任何材料。因此等离子喷涂技术可以形成涂层的种类及应用相当广泛，尤其是喷涂高熔点、陶瓷材料，等离子喷涂具有很大的优势，由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。因此，大气等离子喷涂通常用于热防护、耐磨、耐腐蚀、尺寸控制及部件修整等众多情况。等离子喷涂中涂层的硬度与基体材