chapter 6 热喷涂、喷焊与堆焊技术.ppt

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1、热喷涂、喷焊与堆焊技术第六章第一节　热喷涂技术一、热喷涂技术原理与特点1.热喷涂原理热喷涂技术是一种复合技术。它利用各种不同的热源。将欲喷涂的各种材料如金属、合金、陶瓷、塑料及其各类复合材料加热至熔化或熔融状态，借助气流高速雾化形成“微粒雾流”沉积在已经预处理的工件表面形成堆积状，与基体紧密结合的涂层，称之为喷涂层。而将某些喷涂层在喷涂的同时或随后进行重熔处理形成的冶金结合特征的涂层称之为喷熔层或重熔层。第一节　热喷涂技术热喷涂方法分类热喷涂熔体热喷涂电能热喷涂高能束热喷涂火焰热喷涂金属溶液注入喷涂普通火焰喷涂高速火焰喷涂爆炸喷涂陶瓷棒火焰喷涂粉末火焰喷涂线材火焰喷涂粉末火焰喷熔电弧喷涂等离子

2、喷涂线爆喷涂激光喷涂液体稳定等离子喷涂可控气氛等离子喷涂大气等离子喷涂２.热喷涂技术的特点热喷涂技术的特点主要体现在如下几点：(1)可在各种基体上制备各种材质的涂层，金属、陶瓷、金属陶瓷以及工程塑料等都可用作热喷涂的材料；而金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料、玻璃、石膏、木材、布、纸等几乎所有固体材料都可以作为热喷涂的基材；(2)基体温度低基材温度一般在30—200°C之间，因此变形小，热影响区浅；(3)操作灵活可喷涂各种规格和形状的物体．特别适合于大面积涂层，并可在野外作业；(4)母材对涂层的稀释率较低;(5)涂层厚度范围宽从几十微米到几毫米的涂层都能制备，且容易控制；喷涂效率高，成本低．喷涂时

3、生产效率为每小时数公斤到数十公斤。热热喷涂技术的局限性主要体现在热效率低，材料利用率低、浪费大和涂层与基材结合强度较低三个方面。尽管如此，热喷涂技术仍然以其独特的优点获得了广泛的应用。３.涂层材料热喷涂材料最好有较宽的液相区；易分解材料；碳化钨；塑料对喷涂材料的形状与尺寸也有要求；线材：１３mm,粉末：1100m(1)纯金属及其合金(2)陶瓷材料(3)复合材料(4)有机塑料线材；粉末线材：锌及锌合金耐大气腐蚀铝及铝合金耐工业气氛腐蚀，耐热铜及铜合金导电，装饰，耐海水铅及铅合金耐蚀和屏蔽锡及合金耐蚀，巴氏合金镍及镍合金耐盐酸，硫酸等不锈钢钼耐热浓硫酸粉末：A.自溶性合金粉末镍基NiBS

4、i,NiCrBSi钴基Co,Cr,W,铁基不锈钢型，高铬铸铁型B.复合粉末铝-镍复合粉末NiAl,Ni3Al一步自黏结复合粉末工作复合粉末陶瓷粉末：氧化物，碳化物，氮化物，硼化物，硅化物塑料聚乙烯，尼龙，环氧树脂4.涂层形成过程涂层形成的大致过程是：涂层材料经加热熔化和加速→撞击基体→冷却凝固→形成涂层。其中涂层材料的加热、加速和凝固过程是二个最主要的方面。式中：Ｓ为粉末在焰流中的运动距离；l为平均边界层的热导率；DＴ为平均边界层的温度梯度；Ｖ为平均焰流速度；Ｌ为粉末材料的熔化潜热；Ｄ为粉末的平均直径；m为平均焰流黏度；Ｐ为粉末密度。薄膜；空洞；喷溅；颗粒反弹5.涂层结构大小不一的扁平颗粒、未

5、熔化的球形颗粒、夹杂和孔隙组成。6.热喷涂中的相变熔滴尺寸小，冷却速度快，106K/s，非晶态或亚稳相，稳定相转变产生相变应力。涂层应力热喷涂层的最佳厚度一般不超过0．5mm.过渡层疏-密8.涂层结合强度主要为机械结合；冶金结合；物理结合“抛锚作用”；依照次序堆叠镶嵌；机械结合为主的喷涂层为主；瞬时高温、导致涂层材料与基体之间发生局部扩散和焊合，形成冶金结合。机械结合为主的结合机理决定了热喷涂涂层的结合强度比较差，只相当于其母体材料的5％—30%。最高也只能达到70MPa；9．热喷涂工艺流程和质量控制表面预处理清洗　粗化　粘结底层热喷涂热能产生　热能与喷涂材料交互作用后处理封孔　密实化机加

6、工车削　磨削　抛光热喷涂工艺流程清除基体表面污垢;正确粗化,可使涂层与基体之间的结合得到强化,提供表面压应力,提供涂层颗粒互锁结构,增大结合面积,净化表面;采用黏结底层;二、热喷涂工艺方法2．1熔体金属注入喷涂它主要是喷涂低熔点的金属。用电阻加热的方法．使熔化金属漏入雾化罐内，喷射到基体表面形成涂层．由于其他热喷涂方法的出现，此方法很长一段时间内未得到发展。二、热喷涂工艺方法2．2线材火焰喷涂主要喷涂铝、锌、锌铝合金材料，用于大型钢结构件的长效防腐蚀，也可喷涂各类钢丝，作耐腐涂层用。随着复合丝、塑料包覆柔性丝，管状复合丝的出现，在制备耐磨涂层力面的应用不断扩大。其原理如图所示．通过调节压紧滚轮

7、的旋转速度，调节线材进入氧—乙炔火焰的速度，在环状压缩空气的作用下将熔化的线材雾化成金属熔滴沉积到工件表面上．形成涂层的方法。二、热喷涂工艺方法2．3粉末火焰喷涂喷涂粉末从火焰中央喷出后被火焰加热至熔融态喷射到基体表面，通过更换喷嘴及加速、压缩的风环，此喷涂方法可以喷涂各种金属及合金粉末，并可以喷涂熔点低于2600˚C陶瓷粉末和塑料粉末。二、热喷涂工艺方法2．4爆炸喷涂这是一种将燃气和助燃气按一定