热喷涂技术原理与应用

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1、热喷涂技术原理与应用技术支持2009-06-1307:33:13阅读241评论0字号：大中小前言——表面工程概述　　工业中的高温、冲击、磨损、腐蚀等使各类设备和零部件往往因表面首先损坏而引起设备故障，造成停机甚至报废，严重影响企业的正常生产，并造成巨大的经济损失。表面工程正是针对材料的表面失效，研究和开发表面防护措施而发展起来的一门新兴的应用科学。其特点是多学科交叉，多种材料和多种加工工艺相互结合，应用面广，实用性强。　　表面工程首先分析材料表面失效原因，然后设计和优选合适的材料并采用相应的加工工艺形成表面工作层，提高基材的抗高温、抗磨损、耐腐蚀、隔

2、热等性能。一般表面层很薄，用料少，成本相对低，但却能提高性能几倍至十几倍。此外，这一技术既可用于制造新部件，也可修复废旧机件，修复后的机件寿命和性能一般可达到和超过原机件。因此，表面工程的综合经济效益是十分显著的。　　为了满足现代工业对材料表面性能越来越高的要求，近一、二十年来，国际上表面工程技术发展十分迅速，各种类型的专业化表面工程跨国公司数量不断增加。国外企业家誉称其为“对未来的投资”。　　我国的表面工程技术起步于七十年代，先后推广的热喷涂、电刷镀技术仅短短十余年就创经济效益数十亿元，并攻克了一些关键技术。但由于资金和技术力量投入不足，目前国产的

3、表面工程专用设备和仪器不仅种类少、数量少、性能也比较差。此外，缺少专业化的表面工程公司来推广和应用已有的成果，也很大程度上影响了我国表面工程技术的进步与发展。因此，要加快发展我国的表面工程技术，一方面需要全社会的重视和支持，另一方面要加强研究、开发和应用相互配合和沟通，加强科研人员与企业工程技术人员、设备管理人员的联系，加强表面工程技术的宣传和普及教育，使广大企业认识和学会使用表面工程技术来进行新产品的开发、设计和解决机械设备另部件的各种表面损伤和防护问题。2、热喷涂技术的概念、分类与应用2.1定义　　热喷涂技术是表面工程中近年来发展十分迅速的一门技

4、术，在表面工程领域占有十分重要的地位。所谓热喷涂，就是利用某种热源（如火焰、电弧、等离子弧等），把金属、非金属或复合材料（通常制成线材、棒材或粉末）加热到熔化或半熔化状态，再经过压缩空气（或其它高速气体）雾化和加速形成许多微小的熔滴，并以很高的速度射向基体，在基体表面熔滴由于撞击而成为扁平状并相互粘结，同时和表面经过清洁和粗糙处理的基体也形成良好结合。随后，涂层快速冷却和不断堆积，最终形成层状结构的涂层。典型的热喷涂涂层结构见图一。　　实际生产中的问题是十分复杂的，不同的使用工况对材料表面性能的要求不同。有些情况下要求硬而耐磨的涂层，有些情况下又需要

5、软性涂层。为了提高涂层抗腐蚀性和抗渗透性，需要涂层越致密越好，而有时却需要制作多孔涂层，利用涂层中的微孔达到隔热、自润滑、可磨耗、生物相容等特殊要求。因此，“对症下药”，合理的选择喷涂材料，并根据喷涂材料的形态、熔点、蒸发温度以及对涂层基本功能要求，正确选择喷涂方法，制定工艺方案是应用热喷涂技术的基础。为此，必须了解热喷涂材料的基本性能和各种热喷涂工艺方法的基本原理与特点。2.2热喷涂材料　　热喷涂材料的范围和种类是非常广泛的。可以说随着现代喷涂技术向高温、高速、高真空、高技术发展，目前工业上使用的大多数材料都可以用热喷涂方法来制备表面涂层。　　热喷

6、涂材料按制造形态区分通常有丝材、棒材、管状线材（由一种可以连续延伸的钢带包裹各种合金粉末或氧化物陶瓷粉末制成）和多种形式的粉末，按材料的属性和性能大致可分为金属和合金、陶瓷和碳化物、金属陶瓷、高分子材料以及金属—陶瓷—高分子复合材料。上述材料的相互组合，又可以得到数以百计的各类喷涂材料。如世界知名的热喷涂设备和材料生产厂家——SULZERMETCO公司生产的喷涂材料就达400余种。常用的线材料喷涂材料有不锈钢、碳钢、镍铝化物、镍铬合金、蒙乃尔、镍、黄铜及其合金，铅、铝、镉、锡、钼和氧化铝等陶瓷棒。由于各种不同性质、不同熔点的金属、合金、陶瓷、碳化物、

7、高分子材料都能够容易地制成各种粉末，因此，粉末喷涂的材料范围十分广泛。大致可分为：各种金属粉末（如铜、铝、镍、不锈钢、碳钢粉等），各种合金粉末（如镍基、铁基、钴基自熔性合金粉末，各种自粘结性镍—铝、镍—铬、铝—铜等复合粉末），各类炭化物复合粉（钴包碳化钨、镍铬包碳化铬、镍铝包碳化钛复合粉等），各种陶瓷粉末（如氧化铝—氧化钛，氧化锆—锆酸镁等），各种金属—非金属复合粉（如镍—石墨，镍—硅燥土等）和各种高分子粉末。2.3几种热喷涂工艺方法　根据产生热源的不同方法，热喷涂工艺大致可分为两类：　氧乙火焰喷涂（Flame）等离子喷涂(APS,VPS)　Ⅰ燃烧法

8、爆炸喷涂（D-gun）Ⅱ电弧喷涂（Arc,ArcJet）　超音速火焰喷涂（HVOF）感应等离子喷涂（ICP）