3 第三章 热喷涂技术.ppt

第三章 热喷涂技术 热喷涂是采用不同的热源，将喷涂材料加热至熔融或半熔融状态，用高压气流将其雾化，并以一定的速度喷射到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。 热喷涂用的热源：气体或液体燃料、电弧、等离子弧、激光等。 热喷涂材料：金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料或复合材料。 工件材料：金属、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材、玻璃等几乎所有固体材料。 喷涂层的性能：耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化、润滑等。 喷涂层的厚度：0.5-5mm。 应用：宇航、国防、机械、冶金、石油、化工、机车车辆、电力等部门。 如果将喷涂层再加热重熔，产生冶金结合，称为喷熔。 一、热喷涂原理 1.涂层形成过程及形成原理 热喷涂过程：熔化---雾化---喷射---沉积 一、热喷涂原理 2.涂层结构 涂层的金相组织：层状结构，内有孔洞。 一、热喷涂原理 涂层性能：各向异性。重熔处理 一、热喷涂原理 3.涂层结合机理 涂层与基体的结合：结合力； 涂层内部的结合：内聚力。 涂层与基体的结合： 1）机械结合 2）冶金-化学结合： 3）物理结合： 涂层内部的结合：主要以机械结合为主。 一、热喷涂原理 4.涂层残余应力 涂层的外层受拉应力；基体有时也包括涂层的内层则产生压应力。这种应力随涂层厚度的加大而增加，最终导致涂层断裂或从基体上剥离。 降低残余应力的方法： （1）基体预热； （2）基体表面预处理：吹砂、开沟槽、车螺纹。 一、热喷涂原理 4.涂层残余应力 二、热喷涂的种类和特点 1.热喷涂种类 根据涂层加热和结合方式分：喷涂和喷熔。 根据加热喷涂材料的热源种类分：火焰、电弧、高频、等离子弧（超音速）、爆炸、激光（喷涂、重熔）、电子束。 二、热喷涂的种类和特点 2.热喷涂特点 （1）??? 适用范围广。喷涂材料、工件材料。 （2）??? 工艺灵活。 （3）??? 喷涂厚度可调。几微米至几毫米。 （4）? 工件受热影响小。基体变形小、组织、性能变化小。 （5）??? 生产率高。 ? 缺点：粉尘、烟雾大、噪声大。 三、热喷涂工序 1.表面预处理 （1）基体表面的清洗、脱脂：碱性溶液或丙酮、汽油。 （2）基体表面氧化膜处理 （3）基体表面粗化处理：提高涂层与基体结合强度（喷砂、机械加工如开槽、车螺纹、滚花等） （4）基体表面预热处理：提高涂层与基体结合强度 （5）非喷涂表面的保护 三、热喷涂工序 2.喷涂 （1）喷涂打底层：Mo、Ni-Cr、Ni-Cr-Al等。厚度50-100微米。 （2）喷涂工作层。 3.激光重熔。 四、热喷涂材料 （一）热喷涂线材： (1)锌及锌合金线材，主要用于大气及水中的防腐蚀涂层。 (2)铝及铝合金线材，主要用于耐腐蚀或钢的抗高温氧化涂层（工作温度可达800C）。 (3)铜及铜合金。纯铜丝用于电器开关和电子元件的导电涂层以及塑像工艺品、水泥等建筑表面的装饰涂层；黄铜丝主要修复磨损及加工超差工件，也可做装饰涂层. 四、热喷涂材料 （一）热喷涂线材： (4)镍及镍合金主要用于耐蚀、耐磨、耐高温涂层。 (5) 不锈钢丝主要用于防腐。 四、热喷涂材料 （二）热喷涂粉末：金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末 四、热喷涂材料 （三）塑料 塑料涂层材料目前应用最广的是热塑性塑料（受热熔化或熔化冷却时凝固），如聚乙烯（聚酰胺）及聚四氟乙烯和热固性塑料（树脂组成，受热产生化学变化，固化成型），如环氧树脂，酚醛树脂等。塑料粉末主要用于耐蚀及产品的装饰涂层。 五、热喷涂装置和设备 1.氧-乙炔焰喷涂 气体火焰线材喷涂： 五、热喷涂装置和设备 1.氧-乙炔焰喷涂 气体火焰线材喷涂装置图： 五、热喷涂装置和设备 1.氧-乙炔焰喷涂 气体火焰粉末喷涂： 五、热喷涂装置和设备 1.氧-乙炔焰喷涂 气体火焰粉末喷涂装置图 五、热喷涂装置和设备 2.电弧线材喷涂 五、热喷涂装置和设备 3.等离子喷涂装置 等离子喷涂的工作气体：最常用的有氮气、氩气，此外，也可用氢气、氦气。 喷枪构造：阴极、喷嘴(阳极)、进气道与气室、送粉道、水冷密封与绝缘，以及枪体组成。? 阴极是电子发射源，选用熔点高和电子发射能力强的材料制成，一般采用钨电极。喷嘴为阳极，通过其孔道对电弧进行压缩而形成等离子弧。 五、热喷涂装置和设备 3.等离子喷涂装置 等离子弧是压缩电弧，按接电的方法不同，等离子弧有三种形式： ①非转移弧；正极接在喷嘴上，工件不带电； ②转移弧：喷嘴不接电源，工件接正极； ③联合弧：喷嘴、工件均接正极。 五、热喷涂装置和设备 3.等离子喷涂装置 等离子弧和自由电弧相比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高、能量集中、弧稳定性好等特点。 五