模具表面处理第三节热喷涂.ppt

模具的表面工程技术热喷涂 本节重点 热喷涂技术的原理； 涂层形成过程； 热喷涂方法； 喷涂材料； 热喷涂工艺流程； 热喷涂的应用。 一、 热喷涂技术的原理与特点 1.热喷涂原理 利用热能将喷涂材料熔化，再借助高速气流将其雾化，并在高速气流的带动下粒子撞击基材表面，冷凝后形成具有某种功能的涂层。 2.涂层形成过程 （1） 喷涂材料被加热到熔融状态。 （2） 喷涂材料被雾化成微小熔滴并高速撞击基体表面，撞击基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，形成的涂层结合越好。 （3） 熔融的高速粒子在冲击基材表面后发生变形，冷凝后形成涂层。 二、热喷涂技术的分类及其特点 分类依据：热源的种类、喷涂材料、涂层结合方式和涂层功能等 热喷涂技术的特点 （1） 喷涂材料广泛； （2） 适用于各种基体材料的零件； （3） 操作程序少，速度快，生产效率高 ； （4） 操作灵活，可在不同尺寸和形状的工件上喷涂； （5） 可赋予普通材料以特殊的表面性能； （6） 成本低，经济效益显著。 丝材火焰喷涂（直径1.8mm-4.8mm线材） 线材火焰喷涂设备示意图 线材火焰喷涂设备 粉末火焰喷涂 粉末火焰喷涂设备示意图 粉末火焰喷涂设备 火焰喷涂的优点 火焰喷涂的缺点 ?一般金属、非金属基体均可喷涂，对基体的形状和尺寸通常也不受限制，不过小孔现在尚不能喷涂； ?涂层材料广泛，精密铸件金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材料，可使表面具有各种性能，如耐腐蚀、耐磨；耐高温、隔热等； ?火焰喷涂对基体影响小，基体表面受热温度为200～250℃，整体温度约70℃～80℃，故基体变形小，材料组织不发生变化。 ?不锈钢铸件喷涂层与基体结合强度较低，不能承受交变载荷和冲击载荷； ?基体表面制备要求高； ?火焰喷涂工艺受多种条件影响，涂层质量尚无有效检测方法。 等离子喷涂 利用非转移等离子弧作为热源对喷涂材料进行加热、加速、涂敷。 等离子焰流温度高、流速快，因此喷涂效率高、涂层致密、结合强度高、基材表面热影响区小。 （1）等离子喷涂设备 （喷枪） （送粉器） （2）等离子喷涂工艺 ?等离子气体的选择： 氮气：热焓高，价格低廉，是等离子喷涂主要工作气体。 氩气：易于引弧，等离子弧稳定，有很好的气体保护作用。 氢气：可作为辅助气体起到提高热焓和防氧化的作用。 ?输入功率和电参数：确保粉末熔化良好，防止出现生粉。 ? 供粉速率：速率过大使熔化不良的粉粒增多，涂层组织疏松、气孔率增大；速率过低则降低喷涂效率。?喷涂距离和喷涂角：喷涂金属粉末时喷距为75～130mm；喷涂陶瓷粉末时喷距为50～100mm。喷涂角度以90°为最佳。?喷枪与工件的相对移动速度：移动速度快些为好，可防止一次喷涂过厚导致涂层内应力过大，还可避免局部过热。 （3） 等离子喷涂的应用 等离子弧焰流温度高，适合喷涂高熔点材料。涂层密度可达 85~98％，结合强度高达35～70Mpa，喷涂质量远优于火焰喷涂层。主要用于： 1） 耐磨、减磨涂层； 2） 耐蚀涂层； 3） 抗高温氧化、抗高温气流冲刷、热障涂层； 4） 制造金属、陶瓷类高熔点复合材料。 1 喷涂耐腐蚀涂层 (1) 铝、锌及其合金涂层：锌、铝的腐蚀电极电位高于铁，涂层有保护作用，可用于桥梁、铁塔等大型部件的防腐处理(在锌中加铝可提高涂层的耐蚀性能，若铝的质量分数为30％，则耐蚀性最佳) 。 (2) 不锈钢涂层：不锈钢电极电位比铁高，易在涂层孔隙处产生电化学腐蚀，所以喷涂后必须封孔处理。 (3) 塑料涂层：用于化工、食品等行业。 热喷涂的应用 2 用于耐磨的涂层：1) 涂层硬度超过磨料硬度：如氧化铝陶瓷涂层或镍基、钴基碳化钨涂层。用于轧辊、螺旋送料器等部件。(2) 用于修复的涂层：喷涂铁基或镍基耐磨合金涂层 。 3 喷涂耐高温涂层(1) 抗高温氧化的涂层：如超音速火焰喷涂Cr2C3-NiCr涂层；用等离子喷涂氧化铝陶瓷涂层。(2) 热障涂层：使金属基体与高温环境隔离，保持金属构件的力学性能。 汽车制造 热喷涂的领域和市场 已完