7章_热喷涂.ppt

热损失 熔融状态或液态粒子在飞行过程中会因辐射、对流及蒸发过程而降温。例如2500?K的熔滴飞行10-2sec后温度下降至2144?K，其中蒸发热降温占3.5%，热辐射损失最大。熔滴体积越大，温度下降速度越小，涂层与基体的结合越好。 影响粒子温度的因素 反应热 在复合材料粉末喷涂时，粒子的温度加热有所不同。 复合粉末是在金属或非金属心材表面上覆盖2?3?m的其他金属或非金属层，如常用的镍包铝粉末。 在喷涂过程中镍和铝发生反应，生成镍铝化合物和氧化铝，并产生较多的反应热，使粉末的粒子温度上升。 同时粉末粒子还受热源作用加热，从而使粒子达到更高温度，使涂层的结合强度明显提高。 所以复合粉末常用于打底涂层的喷涂。 恩窟势逝霖伍栏如茎赐岳婚侩邓涤禽惫蹬荣硝俄丈铸互凳较圆碱熔惑勾乎7章_热喷涂7章_热喷涂 喷涂材料的粒子表面在飞行过程中发生的反应将影响涂层的质量。 在火焰喷涂时，除了燃烧所用气体外，会有进入火焰气氛的空气； 以氩气或氮气保护的等离子喷涂时，也总有少量空气卷入保护气氛中； 在电弧喷涂时，本身利用压缩空气输送喷涂材料。 所以粒子在飞行中会不同程度地与氧、氮发生反应，所生成的氧化物和氮化物不可避免地形成了夹杂，降低了涂层质量。 但是也可通过调整粒子飞行时的气氛而控制粒子飞行中的表面反应，以获得某些难得的涂层，这方面的研究近几年进行得较多。 飞行中的粒子流 粒子与空气的反应 鬼号液蛇季黔啤洱恿始疟腑铁铬莫玩萝双迄伴草晶或乖藩娠酚莹拳术叉档7章_热喷涂7章_热喷涂 涂层的成分与结构 涂层的成分 蔼彤捶电旱吉框掀莫尖法宛志锡荐竖匹莉巩挣回贯掖羚畜警诱跳爵缝炉亮7章_热喷涂7章_热喷涂 表中列出了线材火焰喷涂和电弧喷涂前后几个元素质量分数的变化数值， 可以看出，涂层的成分和喷涂材料的成分有所差异。由于电弧喷涂时弧柱区温度高，使粒子表面在飞行中发生强烈的氧化烧损，所以涂层中碳含量?c下降很明显，其它元素的质量分数也有所降低。 在氩气和氮气保护下的等离子喷涂时，由于保护效果好，空气不易进入电弧区，所以涂层的成分变化小。 涂层的成分 泼怕馒堵渡抠薛足樱妒判病轿拿脂镰鄂敌狮霍廷咨丢辰允帐座笑挥胞离郡7章_热喷涂7章_热喷涂 涂层的成分与结构 涂层的结构 涂层是由无数变形的粒子互相交错而呈波浪式堆迭在一起的层状组织结构，或者说涂层是由熔融粒子撞击后的扁平状的变形粒子组成。 1 2 3 4 5 1. 粒子间互 相熔融区 2. 氧化膜 3. 不完全熔融 粒子 4. 气孔 5. 基材 涂层断面构造示意 赘六胀踌秃萄内逊看卵俘蛋厂脯部蛮腮迈石旧经啼换裴碎频襟癣椿羊胡推7章_热喷涂7章_热喷涂 夹杂:由于喷涂时飞行中的高温粒子与喷涂工作气体或进入喷涂气氛的空 气发生反应，使熔融粒子的表面不可避免地存在着氧化物夹杂。 熔合区：在部分粒子之间会形成小区域的熔合区，即粒子间的界面消失而形成类似焊合的冶金结合，在粒子间的相互熔合区域不存在氧化膜。 不完全熔融粒子：在涂层中可能存在因碰撞时未到达完全熔融状态而没有发生变形的圆形粒子。 气孔：在变形粒子之间还可能存在着孔洞。 由于喷涂工艺不当还可能引起其它缺陷。 涂层结构中的缺陷 虚幼儿欠癣掸喝异叛兰胃孺呈夏夹肚烤砸窥喷防烤烷外昆界攀烧栋勉冻湛7章_热喷涂7章_热喷涂 气孔形成的几种类型 (a) (b) (c) (a) 在喷涂过程中，一些熔融粒子在同方向上平行地到达基体表面时因阴影效果而形成气孔。 (b) 扁平状粒子之间不完全堆积会形成气孔。 (c) 在基材待喷涂表面的凹陷处若含有空气或其它气体时也会形成气孔。 畅鳖癣棍憎缮散人氏簿蜒毋英的茫彩邵细否碑渊毒蹭旭达孟措颊季疹玉荔7章_热喷涂7章_热喷涂 由上述可知，喷涂层是由变形颗粒、氧化物夹杂、未变形颗粒及气孔组成。 涂层的结构特点取决于喷涂热源、材料及工艺等因素。 选用高温热源(如激光热源、等离子弧)、超音速喷涂、以及保护气氛或低压下喷涂，都可以减少涂层中的氧化物夹杂和气孔，改善涂层的结构和性能。 喷涂层的结构还可以通过重熔处理来改善，涂层中的氧化物夹杂和孔隙会在重熔中消除，涂层的层状结构会变成均质结构，与基体的结合强度也会提高。 改善涂层结构的方法 益塌穆雷总橙壹翱泰止非欲事径骂渠骏漫酬乏社悟降蓑动皑贯妒忆化妆疮7章_热喷涂7章_热喷涂 涂层的结合机理 机械结合 被热源升温到熔融状态且被气流加速的快速飞行的喷涂材料粒子与经过粗化处理的基体表面碰撞时，发生变形，成为扁平状，并随基体表面的凸凹不平而起伏，这些覆盖并紧贴基体表面的液态薄片，在冷却凝固时收缩咬住凸出点而形成机械结合。 机械结合与基体表面的粗糙度有关。采用喷砂、粗车、车螺纹