表面处理第十二讲 热喷涂知识研讨.ppt

（2）涂层剪切强度：用粘结剂将涂层A粘在B上(a)，然后拉伸使涂层与基材分离；或用(b)方法在材料试验机上缓慢加压，直至涂层被剪切剥离，此时涂层的剪切强度Fτ： 式中，P－涂层剪切剥离时的载荷；D－试样末喷涂前的直径；L－涂层在试样上的宽度。 涂层结合强度（2） （3）涂层的弯曲强度：将涂层试样弯曲到一定角度时，涂层开始出现龟裂的弯曲角度就是涂层的弯曲强度。 涂层结合强度（3） 式中，ρm－涂层材料密度（ρm可从相关手册中查得）。 4 涂层的孔隙度（1） （1）计算法：按图3－51加工涂层试样并称重，涂层密度ρc： 式中G－试样重量；ρs －基材密度；Vs－基材体积；Vc－涂层体积。 根据ρc算出涂层孔隙度 孔隙度＝ 5 涂层的金相检测 用金相观察涂层的组织、涂层与基体的结合程度、涂层中的微观缺陷等。 涂层的孔隙度（2） （2） 金相法：用金相显微镜中的栅格测定孔隙所占的格数，与总视场格数的比值即为涂层的孔隙度。 （3） 试剂法和 高压放电法。 1910年：线材火焰喷涂技术； 20年代：电弧丝喷涂技术； 50年代：爆炸喷涂和等离子喷涂技术； 60年代：自熔性合金粉末火焰、等离子喷涂和喷焊技术； 80年代：超音速火焰喷涂技术； 90年代：激光熔覆技术。 九、热喷涂技术的发展过程 60年代以来主要喷涂方法的应用比例 （1） 大功率高热焓等离子喷涂，提高喷涂效率，降低成本。 （2） 精密喷涂技术。 （3） 用热喷涂法部分代替镀硬铬的工艺。 （4） 新型热障涂层，如喷涂0.3mm的MCrAlY热障涂层可使基材温度降低200～300℃。 （5） 喷涂新材料，如纳米涂层材料、非晶态涂层材料。 （6） 计算机自动控制，提高生产效率，减少工作强度。 热喷涂技术主要发展动向（1） （7） 在较低温度下具有高速飞行的喷涂，如脉冲放电线爆喷涂）和冷喷涂技术 。 热喷涂技术主要发展动向（2） 一、热喷焊的特点 用热源将涂层材料重熔，涂层内颗粒之间、涂层与基体之间形成无孔隙的冶金结合。 第二节 热喷焊工艺 1）工件表面温度：喷涂时工件表面温度250℃；喷焊要900℃。 2）结合状态：喷涂层以机械结合为主；喷焊层是冶金结合。 3）粉末材料：喷焊用自熔性合金粉末，喷涂粉末不受限制。 4）涂层结构：喷涂层有孔隙，喷焊层均匀致密无孔隙。 5）承载能力：喷焊层可承受冲击载荷和较高的接触应力。 1 热喷焊工艺与热喷涂工艺的区别（1） η越大，涂层性能与原粉末性能偏差越大。喷焊层的η约5％～10％，喷涂层的η几乎为零。 热喷焊工艺与热喷涂工艺的区别（2） 6） 涂层稀释率η ： 式中A—喷焊金属质量；B—基材熔化的金属质量。 自熔性合金粉末：利用合金中B、Si元素的作用，获得高质量的喷焊层。B、Si的作用是： （1）降低合金熔点，扩大固液两相区（熔点950～1200℃）。 （2）起到脱氧还原作用。 （3）起到造渣作用。 （4）利用B、Si固溶强化、弥散强化、生成的金属间化合物以及硼碳化合物等，提高合金的硬度和耐磨性。 （5）使自熔性合金有良好的喷焊工艺性能。 二、常用热喷焊材料 常用的热喷焊材料分为铁基、镍基、钴基和铜基四大类。 热喷焊材料分类 用氧—乙炔火焰作为喷焊的热源，把自熔合金粉末喷涂在基材表面，然后在基材不熔化的前提下加热熔化涂层，获得致密的、结合牢固的喷焊层。 1 火焰喷焊设备 喷焊枪 三、氧—乙炔火焰喷焊 （1） 预处理：清洁、粗化被处理工件表面； （2） 预热：使工件产生适当的热膨胀，减少喷焊层应力。 （3）喷粉和重熔： 1） 一步法：边喷粉边熔化。特点是粉末沉积率高，但涂层厚度不均匀。 2） 二步法：先喷涂，然后用重熔枪将涂层熔化形成喷焊层（“镜面”反光）。 （4） 后处理：喷焊较硬涂层时，应采取喷焊后缓冷的措施。 2 火焰喷焊工艺 3 火焰喷焊的应用 1 等离子喷焊设备 一般采用联合弧。 喷嘴的长度L和直径d比(称为压缩比)通常在1~1.4之间，以获得柔性弧。 喷焊枪要固定在机械摆动装置上左右摆动。 四、等离子喷焊 喷焊工艺参数有：转移弧和非转移弧电流、喷焊速度、送粉量、气体流量、喷枪摆动频率和幅度，喷嘴距工件距离等。 2 等离子喷焊工艺 （1） 转移弧电流：对喷焊层的形状、稀释率有较大的影响。 （2） 喷焊枪的摆动：摆动轨迹对喷焊层的截面有影响。 与其它涂层技术相比，等离子喷焊技术的主要特点： （1）生产效率高。 （2）稀释率低(～5％)。 （3）工艺稳定性好，易实现自动化。 （4）喷焊层平整