热喷涂材料表面技术综述毕业论文x.docx

热喷涂材料表面技术综述 童蕾鸣金属材料工程 摘要：本文重点介绍热喷涂技术的原理、发展和应用，并讨论热喷涂各种方法如火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和冷喷涂。对于每一种喷涂方法，都从基本的原理开始，进而讨论所需的材料、设备、工艺参数，并且对每种热喷涂技术的应用进行了介绍。本文对热喷涂技术做了归纳性的总结，对各种喷涂技术进行了对比，并指出了目前热喷涂技术中存在的主要问题，对以后的发展方向和趋势进行了展望。 关键词：火焰喷涂，电弧喷涂，等离子喷涂 1.热喷涂技术简介 热喷涂技术是十分重要的表面处理方法。热喷涂技术是一种将涂层材料利用高速气流将其喷射到材料表面，用于提高设备或构件表面耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等性能，并能对由于磨损、腐蚀或者加工引起的零件尺寸减小进行修复的一种表面处理工艺。其具体应用包括材料表面性能的改善（耐磨、耐蚀和隔热等）、失效零件的功能恢复及几何尺寸的修复，可节省能源和避免材料的浪费，从而广泛应用于航空航天、机械制造、石油化工以及核电站用领域的拓展，尤其在恶劣工况下的应用需求，对涂层的质量提出了更高的要求，包括涂层的致密度、与基体的结合强度等。 2.热喷涂基体的预处理 因为基材最初的表面情况直接影响着涂层的质量及性能，为了增强基材与涂层的结合强度，要对热喷涂基材表面进行预处理。很多热喷涂涂层与基体的结合主要是机械的结合，实际上涂层的组成物与材料基体表面粘附之前会与基体发生碰撞，从而会产生形变，因此为了使涂层与基材结合能力更强就必须提高基材表面的洁净程度，同时也增强抛锚作用。如下所述的是预处理的基本要求：清洁所有表面锈斑、油污及其它污垢；为了增强基体与涂层的结合强度，通过粗化处理可以使表面的不平度得到加强；为了让表面处在低硬度、低应力的状态下，要将原来的硬化层清除，并且要去除会导致应力集中的元素；要做好不喷涂区域的保 1 护工作，工件在进行喷涂之后要保证的其尺寸的精度；使基材表面粗糙化和净化是热喷涂基体预处理的主要内容，根据工件的不同状况可能还要进行工件表面预加工、粘结底层、预热和非喷涂面保护等。主要叙述以下三方面： 2.1表面预加工 在喷涂之前，为了提供适合的基材表面，并且提高喷涂之后工件的尺寸精度，有些工件首先得进行车削以及磨削等表面加工，要清楚工件上的原始喷涂层，减弱或消除基材表面的不均匀磨损，并且对涂层的厚度进行预留等。同时预加工具有净化作用，去除基材表面污物，为了增强结合强度，也可以在喷涂前进行机械粗化处理。表面预加工包括车、磨、刨和铣等机械加工方法，对于有些工件需要进行机械打磨，使用铲刀、刃具或者电动磨具进行清理。 2.2表面净化处理 一般情况下金属表面都存在不均匀附着物及污垢薄层，为了去除这些表面污垢，就要对工件表面净化。这些不均匀附着物及污垢会对涂层与基体的结合力和涂层质量产生影响，表面净化处理一定要去除基材表面油脂及其他污垢薄层。 2.3表面粗化处理 为了增大基体表面的不平度，同时增强涂层与基体的结合强度就要进行粗化处理，为了增强基体与涂层的结合力，可以使喷涂颗粒处于交叠并且连锁形态。一般用粗糙度来评定基材表面的粗化程度。在热喷涂预处理中的粗化方法中，使用最广泛的是喷砂。 3.火焰喷涂 3.1火焰喷涂的技术和优缺点 火焰喷涂利用氧和可燃性气体燃烧产生的火焰，将喷涂材料加热到半熔化或者熔化的状态，并以一定的速度喷向待喷涂的材料表面，形成具有一定特殊性能的喷涂层。在粉末火焰喷涂的设备中，气体从轴向进入，粉末可以从轴向或者沿垂直于喷枪的方向送进，颗粒在燃气和氧气燃烧形成的火焰中被加热熔化，并在轴向被加速射向工件表面。在丝材或者棒材等线材火焰喷涂设备的喷枪中，同样喷涂材料是被燃气和氧气形成的火焰加热熔化，并被压缩空气雾化形成液滴状，大量的液滴形成束流喷向工件表面。火焰喷涂具有工艺成熟、设备简单、适应性 2 强、操作灵活、经济性好和噪声小等特点。目前已经发展成热喷涂技术中应用最为广泛的一种喷涂工艺。 火焰喷涂优点有：适用的范围广泛：在一般的金属、非金属基体上均可以进行喷涂，通常对基体的形状和尺寸没有过多要求；喷涂材料广泛：金属、陶瓷、合金和复合材料都可作为喷涂材料；涂层有储油润滑性能：涂层多孔组织有储油润滑性；火焰喷涂对基体影响小：基体表面受热温度大致为200-250℃，整体温度约为70-80℃，所以对基体影响小，基体组织变形小。 火焰喷涂的缺点有：涂层与基体的结合强度比较低，不能承受较大的载荷； 火焰喷涂工艺受到多种条件影响，涂层的质量没有有效的检测方法针对火焰喷涂的不足，为了增强基材与涂层的结合强度，我们不断发展热喷涂工艺，我们采用压缩空气的方法或者采用气流加速装置来提高颗粒的喷射速度，通常情况下压缩气流为空气，可以改为惰性气体作为压缩气流的气