喷涂喷焊堆焊.ppt

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1、喷涂、喷焊与堆焊技术第一节热喷涂技术一、喷涂技术的原理与特点1热喷涂原理利用热能将喷涂材料熔化，再借助高速气流将其雾化，并在高速气流的带动下粒子撞击基材表面，冷凝后形成具有某种功能的涂层。第四章喷涂、喷焊与堆焊技术（1）喷涂材料被加热到熔化或者半融化状态。（2）喷涂材料被雾化成微小熔滴并高速撞击基体表面，撞击基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，形成的涂层结合越好。（3）熔融的高速粒子在冲击基材表面后发生变形，冷凝后形成涂层。2热喷涂的基本过程涂层性能具有方向性，垂直和平行涂层方向上的性能不一致。涂层中伴有氧化物等夹杂，存在部分孔隙，孔隙率4％－20％。3涂层结构（1）涂层是由无数变形粒子互相交

2、错堆叠在一起，形成一层堆积而成的层状结构。典型的热喷涂层的金相组织照片Ni-Cr-B-Si火焰喷涂组织涂层内有一定比例的孔隙，产生原因是：（1）喷涂角度不同造成的遮蔽效应；（2）涂层材料凝固收缩时形成的空隙。孔隙将降低涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性。涂层内的氧化夹杂物含量及涂层的致密度取决于加热源、喷涂材料及喷涂工艺。涂层结构（2）4涂层的结合方式机械结合：熔融态的粒子撞击到基材表面后铺展成扁平状的液态薄层，嵌合在起伏不平的表面。冶金结合：涂层与基体表面出现互扩散或形成微区的冶金反应。物理结合：当高速运动的熔融粒子撞击基体表面后，若界面两侧紧密接触的距离达到原子晶格常数范围内时，产生范德华力。熔

3、融粒子撞击表面的吉布斯自由能降低：提高涂层结合强度的方法：材料A、B表面越干净，表面接触面积越大，ΔG表面越小，结合强度越高；提高接触温度，使ΔG更小，结合强度高；当沉积过程中发生扩散或冶金反应时，ΔHs变小，也会使ΔG更小，结合强度提高。涂层冷凝收缩时，涂层外层的张应力、基体表面的压应力、组织转变产生的微观应力，结果使涂层产生残余张应力。残余应力与喷涂工艺条件、涂层及基材的物理性质有关；适当的预处理如粗化，以使应力分散。应力大小与涂层厚度成正比，当张应力超过涂层与基材之间结合强度时，涂层就会发生破坏5涂层的残余应力二、热喷涂的种类和特点1．热喷涂种类按涂层加热和结合方式，热喷涂有喷涂和喷熔

4、两种。热喷涂：基体不熔化，涂层与基体形成机械结合；喷熔：是涂层经再加热重熔，涂层与基体互溶并扩散形成冶金结合。它们与堆焊的根本区别都在于母材基体不熔化或极少溶化。按热源分为粉末火焰喷涂线材火焰喷涂超音速火焰喷涂爆炸喷涂/燃爆喷涂电弧喷涂等离子喷涂激光喷涂2．热喷涂特点（l）适用范围广。涂层材料可以是金属和非金属（如聚乙烯、尼龙等塑料，氧化物、氮化硅、氨化硼等陶瓷）以及复合材料。被喷涂工件也可以是金属和非金属（如木材）。用复合粉末喷成的复合涂层可以把金属和塑料或陶瓷结合起来，获得良好的综合性能。其他方法难以达到。（2）工艺灵活施工对象小到10mm内孔，大到铁塔、桥梁等大型结构。喷涂既可在整体表

5、面上进行，也可在指定区域内涂敷，既可在真空或控制气氛中喷涂活性材料，也可在野外现场作业。（3）基体变形小除喷熔外，热喷涂是一种冷工艺.例如氧--乙炔焰喷涂、等离子喷涂或爆炸喷涂，工件受热程度均不超过250℃，工件不会发生畸变，不改变工件的金相组织。（4）喷涂层的厚度可调范围大涂层厚度可从几十微米到几毫米，表面光滑，加工量少。用特细粉末喷涂时，不加研磨即可使用。（5）生产率高大多数工艺方法的生产率可达到每小时喷涂数千克喷涂材料，有些工艺方法可高达50kg／h以上。（6）缺点结合力低，孔隙率较高，均匀性差，热效率低，操作环境较差。形式：粉末、线材、棒材、带材、柔性丝等；成分：金属、有机塑料、陶瓷

6、、碳化物、紫熔合金、复合材料、非晶体等。应用目的：耐磨损材料、耐腐蚀材料、耐高温材料、隔热热障材料等。二、热喷涂材料的分类及特点1热喷涂材料的分类2热喷涂材料的特点热稳定性好使用性能好润湿性好固态流动性好（粉末）热膨胀系数合适（1）要把实用性、工艺性和经济性结合起来考虑，尽量选择合理的喷涂材料。（2）对于重要的部件以获得最优涂层性能为准则；不十分重要的部件则以获得最大的经济效益为准则。（3）根据工件的工作环境选择合适的工作涂层。（4）为满足喷涂工件的使用要求，可采用复合涂层和梯度涂层。3热喷涂材料的选材原则4热喷涂线材非复合线材：只含一种金属或合金的材料制成的线材(1)碳钢及低合金钢丝最常用

7、的是85优质碳素结构钢丝和碳素工具钢丝。一般采用电弧喷涂，用于喷涂曲轴、柱塞、机床导轨等常温工作的机械零件滑动表面耐磨涂层及磨损部位的修复。(2)不锈钢丝1Cr13、2Cr13、3Cr13等马氏体不锈钢丝主要用于强度和硬度较高、耐蚀性要求不太高的场合，其涂层不易开裂。1Cr17在氧化性酸类、多数有机酸、有机酸盐水溶液中有良好的耐蚀性。1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢丝有良好的工艺性能，在多数氧化性介质和某些