热喷涂修复技术

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1、上海陈惠国高级工程师13701858926第六章热喷涂修复技术第一节热喷涂修复技术的基本概念热喷涂修复技术简称热喷涂技术，起始于本世纪初。最初只是将熔化的低熔点丝状金属材料（锌、铅）用压缩空气形成液流，喷射到需修复或需保护的机械零部件基体表面上，形成一层有一定强度、耐磨性较好或耐蚀性较好的膜状组织的涂层。随着热喷涂技术在工艺、设备、材料的发展，现在的热喷涂技术已经有火焰喷涂、电孤喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、激光喷涂等多种工艺，涂层材料也已经从只能用低熔点金属材料发展到可以用各类金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料和复合材料，也即可以根据机械零部件性能的需

2、要，利用不同的热喷涂工艺和各种不同的热源，将各种金属材料、合金材料、陶瓷材料、塑料及各类复合材料加热至熔化或熔融状态，借助气流的高速雾化形成微粒雾流图6-1热喷涂工艺和方法关系图沉积在已预处理的工件表面形成与基体紧密结合并具有不同性能要求（硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能）的涂层，从而使机械零部件表面的性能得到加强或修复。因此，热喷涂技术是机械再制造工程中十分重要的修复技术。热喷涂工艺见图6-1。第二节热喷涂工艺技术分类一、热喷涂工艺技术分类热喷涂技术根据所用的不同热源，分为火焰喷涂、电

3、孤喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、激光喷涂等多种方法（见图6-2）。热喷涂高速冷工艺方法气体喷涂熔体火焰电能高能束喷涂喷涂喷涂热喷涂金属熔液普通火爆炸高速火电弧等离子线爆激光注入喷涂焰喷涂喷涂焰喷涂喷涂喷涂喷涂喷涂陶瓷棒粉末火线材火粉末火液体稳定可控气氛大气等喷涂焰喷涂焰喷涂焰喷熔等离子喷涂等离子喷涂离子喷涂图6-2热喷涂工艺技术的分类1上海陈惠国高级工程师137018589261、熔体喷涂这是热喷涂最早的一项工艺，它主要是喷涂低熔点的金属。用电加热的方法，使熔化金属漏入雾化罐内，喷射到基体表面形成涂层。适用的材料为低熔点的锌、锡、铅及其合金。该工艺的特点是

4、：效率高、粉尘低、噪音小。设备组成有：低熔点材料加热熔化装置、液态金属输送管路、液态金属雾化喷头，原理见图6-3。目前在设备维修方面没有应用，但在一些纸张、丝巾或塑模表面快速制备金属涂层，如纸膜电容封装仍在大量应用。2、普通热喷涂图6-3熔体喷涂普通热喷涂工艺包括丝材火焰喷涂和金属粉末火焰喷涂是目前在大量使用的一项热喷涂工艺，其主要原理见图6-4、图6-5。丝材火焰喷涂是利用氧一燃气（一般为乙炔气）燃烧的热源，将连续、均匀送入火焰中的喷涂丝材加热、熔融，再通过高压气体雾化成微粒状，直接喷射到预先处理过的工件表面，连续沉积形成金属、合金或金属陶瓷层。其基本

5、原理，如图6-4所示。喷涂热源为喷嘴，金属丝穿过喷嘴中心，通过围绕喷图6-4线材火焰喷涂嘴和气罩形成的环形火焰中，金属丝的尖端连续地被加热到其熔点。然后，由通过气罩的压缩空气将其雾化成喷射粒子，依靠空气流加速喷射到基体上，从而熔融的粒子冷却到塑性或半熔化状态，也发生一定程度的氧化。粒子与基体撞击时变平并粘结到基体表面上，随后而来的与基体撞击的粒子也变平并粘结到先前已粘结到基体的粒子上，从而堆积成涂层。丝材的传送靠喷枪中空气涡轮或电动马达旋转，其转速可以调节，以控制送丝速度。采用空气涡轮的喷枪，送丝速度的微调比较困难，而且其速度受压缩空气的影响而难以恒定，

6、但喷枪的质量轻，适用于手工操作；采用电动马达传送丝材的喷涂设备，虽然送丝速度容易调节，也能保持恒定，喷涂自动化程度高，但喷枪笨重，只适用于机械喷涂。在丝材火焰喷枪中，燃气火焰主要用于线材的熔化，适宜于喷涂的金属丝直径一般为1.6～3.0mm。但有时直径较大的棒材，甚至一些带材亦可喷涂，不过此时须配以特定的喷枪。喷涂粉末从火焰中央喷出后被火焰加热至熔融喷射到基体表面，通过更换喷咀及加速、压缩的风环，可喷涂各类金属及合金粉末、及喷涂熔点低于2600℃的陶瓷粉末和塑料粉末，是应用最广在火焰喷涂中通常使用乙图6-5粉末火焰喷涂2上海陈惠国高级工程师1370185

7、8926炔和氧组合燃烧而提供热量，也可以用甲基乙炔,丙二烯（MPS）,丙烷，氢气或天然气，原理见图6-5。粉末火焰喷涂可喷涂金属，陶瓷，塑料等材料，应用非常灵活，喷涂设备轻便简单，可移动，价格低于其他喷涂设备，经济型好，是目前喷涂技术中使用较广泛的一种方法。但是，火焰喷涂也存在明显的不足。如喷出的颗粒速度较小，火焰温度较低,涂层的粘结强度及涂层本身的综合强度都比较低,且比其他方法得到的气孔率都。此外，火焰中心为氧化气氛，所以对高熔点材料和易氧化材料，使用时应注意。为了改善火焰喷涂的不足，提高结合强度及涂层密度，可采用将压缩空气或气流加速装置来提高颗粒速度

8、；也可以采用将压缩气流由空气改为惰性气体的办法来降低氧化程度，但这同时也提高了成