技能培训 材料表面工程学 热喷涂技术.ppt

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1、第三章热喷涂技术热喷涂是采用不同的热源,将喷涂材料加热至熔融或半熔融状态,用高压气流将其雾化,并以一定的速度喷射到经过预处理的工件表面,从而形成附着牢固的表面层的加工方法。热喷涂用的热源:气体或液体燃料、电弧、等离子弧、激光等。热喷涂材料:金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料或复合材料。工件材料:金属、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材、玻璃等几乎所有固体材料。喷涂层的性能:耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化、润滑等。喷涂层的厚度:0.5-5mm。应用:宇航、国防、机械、冶金、石油、化工、机车车辆、电力等部门。如果将喷涂层再加热重熔,产生冶金结合,称为喷熔。一、热喷涂原

2、理1.涂层形成过程及形成原理热喷涂过程:熔化---雾化---喷射---沉积一、热喷涂原理2.涂层结构涂层的金相组织:层状结构,内有孔洞。一、热喷涂原理涂层性能:各向异性。重熔处理一、热喷涂原理3.涂层结合机理涂层与基体的结合:结合力;涂层内部的结合:内聚力。涂层与基体的结合:1)机械结合2)冶金-化学结合:3)物理结合:涂层内部的结合:主要以机械结合为主。一、热喷涂原理4.涂层残余应力涂层的外层受拉应力;基体有时也包括涂层的内层则产生压应力。这种应力随涂层厚度的加大而增加,最终导致涂层断裂或从基体上剥离。降低残余应力的方法:(1)基体预热;(2)基体表面预处理:吹砂

3、、开沟槽、车螺纹。一、热喷涂原理4.涂层残余应力二、热喷涂的种类和特点1.热喷涂种类根据涂层加热和结合方式分:喷涂和喷熔。根据加热喷涂材料的热源种类分:火焰、电弧、高频、等离子弧(超音速)、爆炸、激光(喷涂、重熔)、电子束。二、热喷涂的种类和特点2.热喷涂特点(1)适用范围广。喷涂材料、工件材料。(2)工艺灵活。(3)喷涂厚度可调。几微米至几毫米。(4)工件受热影响小。基体变形小、组织、性能变化小。(5)生产率高。缺点:粉尘、烟雾大、噪声大。三、热喷涂工序1.表面预处理(1)基体表面的清洗、脱脂:碱性溶液或丙酮、汽油。(2)基体表面氧化膜处理(3)基体表面粗化处理:

4、提高涂层与基体结合强度(喷砂、机械加工如开槽、车螺纹、滚花等)(4)基体表面预热处理:提高涂层与基体结合强度(5)非喷涂表面的保护2.喷涂四、热喷涂材料(一)热喷涂线材:(1)锌及锌合金线材,主要用于大气及水中的防腐蚀涂层。(2)铝及铝合金线材,主要用于耐腐蚀或钢的抗高温氧化涂层(工作温度可达800C)。(3)铜及铜合金。纯铜丝用于电器开关和电子元件的导电涂层以及塑像工艺品、水泥等建筑表面的装饰涂层;黄铜丝主要修复磨损及加工超差工件,也可做装饰涂层.四、热喷涂材料(一)热喷涂线材:(4)镍及镍合金主要用于耐蚀、耐磨、耐高温涂层。(5)不锈钢丝主要用于防腐。四、热喷涂

5、材料(二)热喷涂粉末:金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末四、热喷涂材料(三)塑料塑料涂层材料目前应用最广的是热塑性塑料(受热熔化或熔化冷却时凝固),如聚乙烯(聚酰胺)及聚四氟乙烯和热固性塑料(树脂组成,受热产生化学变化,固化成型),如环氧树脂,酚醛树脂等。塑料粉末主要用于耐蚀及产品的装饰涂层。五、热喷涂装置和设备1.氧-乙炔焰喷涂气体火焰线材喷涂:五、热喷涂装置和设备1.氧-乙炔焰喷涂气体火焰线材喷涂装置图:五、热喷涂装置和设备1.氧-乙炔焰喷涂气体火焰粉末喷涂:五、热喷涂装置和设备1.氧-乙炔焰喷涂气体火焰粉末喷涂装置图五、热喷涂装置和设备2.电弧线材喷涂五、

6、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子喷涂的工作气体:最常用的有氮气、氩气,此外,也可用氢气、氦气。喷枪构造:阴极、喷嘴(阳极)、进气道与气室、送粉道、水冷密封与绝缘,以及枪体组成。阴极是电子发射源,选用熔点高和电子发射能力强的材料制成,一般采用钨电极。喷嘴为阳极,通过其孔道对电弧进行压缩而形成等离子弧。五、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子弧是压缩电弧,按接电的方法不同,等离子弧有三种形式:①非转移弧;正极接在喷嘴上,工件不带电;②转移弧:喷嘴不接电源,工件接正极;③联合弧:喷嘴、工件均接正极。五、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子弧和自由电弧相比较

7、,其弧柱细,电流密度大,气体电离度高,因此具有温度高、能量集中、弧稳定性好等特点。五、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子喷涂设备示意图六、热喷涂工艺4.爆炸喷涂

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