热喷涂技术在汽车上的应用

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1、热喷涂涂层技术在汽车上的应用热喷涂技术是表面工程领域内表面改性最有效的技术之一。它是利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。选择不同性能的涂层材料和不同的工艺方法，可制备减磨耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化、热障功能、催化功能、电磁屏蔽吸收、导电绝缘、远红外辐射等功能涂层。涂层材料几乎涉及到所有固态工程材料，包括金属、金属合金、陶瓷及它们的复合材料和其他非金属无机材料，广泛应用于汽车、生物、化工等领域。热喷涂可提供各种性能的涂层，用在汽车上可以提高汽车的性能，减少汽车零部件的磨

2、损并延长使用寿命，因此广泛应用于汽车制造及维修业中。1.热喷涂方法及特点1.1火焰喷涂火焰喷涂是采用可燃性气体的燃烧作为热源，将金属丝材或粉末熔融、雾化，吹喷于基体表面的方法。由于燃烧气体的温度的限制，喷涂材料的熔点一般低于2500℃。因此在工业中被广泛应用。随着超音速火焰喷涂技术的开发，其喷射速度高达音速的两倍，熔融粒子的速度高达400m／s，约为普通火焰喷涂的4倍和等离子的2倍。故涂层更为致密，结合强度大，另外这种方法有沉积率高，涂层性能稳定，特别适合于喷涂碳化物涂层，非常适宜在专用汽车中的应用。1.2电弧喷涂电弧喷涂是利用两

3、根连续送进的金属丝之间产生的电弧作热源来熔化金属，用压缩空气把熔化的金属雾化，并对雾化的金属细滴加速使之喷向工件形成涂层的技术。电弧喷涂技术与其他热喷涂方法相比，其特点是：结合强度高；生产效率高，成本低；安全性好，喷涂质量稳定，能源利用率高。图l所示为电弧喷涂的原理示意图。此项技术可赋予工件表面优异的耐磨、防腐、防滑、耐高温等性能，在机械制造、电力电子和修复领域中得到广泛的应用。电弧喷涂技术具有以下优点：(1)生产率相对较高：电弧喷涂的生产率与电流成正比，一般相当于火焰喷涂的4倍；(2)涂层结合强度高；(3)涂层质量易于保证；(4

4、)能源利用率高，能耗低；(5)可以方便地获得“伪合金”涂层：当使用两种不同材料的喷涂丝材时，获得的是两种材料的粒子紧密结合的“伪合金”涂层，涂层中还存在少量的合金与金属间化合物；由于兼有两者的性能，因此“伪合金”涂层的性能较好；(6)设备造价低，使用维护方便：电弧喷涂的设备简单，体积小，重量轻，设备移动方便。不需要瓶装气体、燃料，没有水冷系统，且工作环境要求低，可以长时间在恶劣环境下工作。传统的电弧喷涂技术，由于喷涂粒子速度低涂层受到严重氧化，使涂层质量和应用受到一定的限制。而高速活性电弧喷涂采用高压气流或燃料燃烧所产生的高速射流

5、雾化喷涂材料熔滴，可以提高电弧稳定性，使喷涂粒子显著加速，减少粒子与空气的接触时间，达到减少涂层氧化，显著提高涂层质量的目的。资料表明，高速电弧喷涂在距喷枪喷嘴端面轴向距离80mm范围内，气流速度可达到600m／s，金属熔滴的雾化效果显著提高，涂层粒径仅为传统电弧喷涂粒径的1／3～1／8，涂层结合强度是电弧喷涂的1．5倍～2．2倍，涂层孔隙率不大于2%。1.3爆炸喷涂爆炸喷涂是利用气体爆炸产生的高能量，将喷涂粉末加热、加速，使粉末颗粒以较高的温度和速度轰击工件表面而形成涂层。喷涂时，先将一定压力、比例的氧气和乙炔由进气口通入水冷喷

6、枪内腔，然后由供粉口送入粉末，接着火花塞点火，氧气和乙炔的混合气体燃烧并爆炸，产生高温高速气流，将粉末加热，并以高速(超过音速约3倍)撞击到基材表面，形成涂层，然后通入氮气清理枪管，为下一次喷涂做准备。如此重复进行。爆炸喷涂涂层与基体结合强度可达100MPa以上、涂层致密、孔隙率小于1％。工件热损伤小。涂层均匀、厚度易控制。涂层硬度高、耐磨性好。爆炸喷涂可用微机控制，易于实现自动化。1.4等离子喷涂等离子喷涂是采用非转移型等离子弧为热源，喷涂材料为粉末的热喷涂方法。利用电流电弧放电，把高温加热的氩气、氮气、氦气等气体部分电离成离子

7、束，在电弧放电部位四周强制流过的低温气体，产生收缩效应，使电弧放电部位断面缩小，导致能量密度和电流密度升高，最高温度可达200O0℃。由于等离子喷涂温度高，气体可控制，可以用来喷涂各类高熔点的金属、氧化物和其他各种陶瓷材料。最近10年开发的真空等离子喷涂设备，不仅使涂层的品种扩大，质量提高，而且可以进行新材料的合成和材料表面改性。近几十年来等离子喷涂技术发展很快，目前已开发出真空等离子喷涂、可控气氛等离子喷涂、溶液等离子喷涂和超音速等离子喷涂。2.0热喷涂技术在汽车工业中的应用2.1在汽车制造业上的应用在汽车发动机上，活塞环要承受

8、气缸中高温、高压燃气的作用，在高速及润滑困难的条件下因磨损寿命很短，所以对活塞环材料除了具有高的强度及冲击韧性外，还要耐热、耐磨。对活塞环的合金钢、铸铁、不锈钢基体采用HVOF工艺，喷涂上Cr3C2．NiCr涂层，可以提高活塞环的耐磨性；采用等离子