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1、热喷涂, 热喷涂及其分类 热喷涂的一般原理 热喷涂基本工艺流程 几种常用热喷涂技术 热喷涂涂层的检测, 几种常用热喷涂技术,热喷涂 利用热源将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化后高速喷射到零件表面，形成特定的涂层，以提高工件的性能的表面技术。 热源：气体、液体燃料，电弧、等离子、激光等。 材料：金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料等。 性能：耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化、隔热、导电、绝缘、密封、 润滑等。 涂层厚度：5 mm 5 mm. 热喷涂技术涉及物理冶金、陶瓷学、高分子科学、表面物理化学、流体力学、燃烧学、传热学、等离子物理等多种学科。,以热源为主分类： 1）电弧喷涂、2）
2、火焰喷涂、3）等离子喷涂和 4）特种喷涂。,一、热喷涂及其分类,二、热喷涂的一般原理,热喷涂过程中，喷涂材料大致经过以下过程（以粉末热喷涂为例）：,加热,三、热喷涂基本工艺流程,1、表面净化 2、表面预加工 3、表面粗化 4、预热 5、喷涂底层 6、喷涂工作层 7、喷后处理,电弧喷涂,电源：V = 40V，I = 100-400A 平的伏安特性。 电弧喷涂枪， 送丝装置， 气体压缩机。 电弧喷涂丝材主要有Al, Zn, Cu, Ni, Mo等及其合金，以及碳钢、不锈钢等。,以电弧为热源，将金属丝熔化并用高速气流雾化，使熔融粒子高速喷到工件表面形成涂层。,四、常用热喷涂技术,电弧喷涂枪结构图,1
3、.空气接头 2.手柄开关 3.喷枪体 4.导电嘴 5.金属丝 6.挡弧罩,电弧喷涂实例 大功率发动机曲轴的修复（120万3.5 万） 曲轴材料：KSF55，相当于35号锻钢。 表面预处理：除油，车去表面疲劳层，粗化。 电弧喷涂金属涂层： 铝青铜作为喷底涂层，3Cr13作为工作层； 喷涂电压40V，100A铝青铜， 400A3Cr13； 喷枪距工件200-250mm 喷涂层的机械加工，磨至表面粗糙度达Ra0.8mm,以气体燃烧热为热源，将金属丝或粉末熔化并雾化而进行的喷涂。 1. 线材火焰喷涂 2. 粉末火焰喷涂,火焰喷涂,1.燃料气(C2H2), 2.助燃气(O2), 3.气体流量计, 4.压
4、缩空气, 5.空气过滤器, 6.空气控制器, 7.线材控制装置, 8.喷枪.,1,2,4,3,5,6,7,8,线材火焰喷涂装置示意图,1.燃料气(C2H2), 2.助燃气(O2), 3.气体流量计, 4.粉斗, 5.粉末火焰喷枪.,1,2,3,4,5,粉末火焰喷涂装置示意图,北京新迪-表面技术工程有限公司 火焰喷枪,等离子喷涂 以等离子弧为热源的热喷涂 等离子弧 1）非转移型等离子弧。在喷嘴与钨极之间形成，工件不带电，等离子弧在喷嘴内不延伸出来，但从喷嘴喷射出高速焰流(图A)。 2）转移型等离子弧。在工件与钨极之间形成(图B)。 3）联合型等离子弧(图C)。,等离子弧的特点 1）温度高、能量集
5、中；2）焰流速度高，通常为每秒几百米；3）稳定性好；4）可调节性好。,一种非转移弧的温度分布示意图,等离子体（PLASMA）物理简介,UD 分解能 UI 电离能,气体电离后，空间里不仅有原子，还有自由电子和正离子，当中性原子、电子和离子处于动态平衡时，这种状态称为等离子体。 等离子体一般分为三类： 1）高温高压等离子体，电离度100%，温度可达几亿度，用于核聚变研究； 2）低温低压等离子体，电离度不足1%，T = 50-250 C； 3）中温低压等离子体，电离度大于1%，可达到三万度以上的温度。 等离子弧的功率。工业应用的功率为，25-40 kW或105W/cm2。 氮气等离子：250-400
6、 A，70-90 V； 氩气等离子：400-600 A，20-40 V,控制 设备,电源,冷却水,工作气体,送粉气体,粉末,送粉设备,喷枪,等离子喷涂设备示意图,等离子弧喷涂枪示意图,10000 C, 1000 m/s,电 源,+,电 源,+,保护气,粉末及 送粉气,冷却水,稳弧气,粉末等离子枪示意图转移弧,特种喷涂技术 1. 高速氧-燃气喷涂（HVOF） 2. 超音速等离子喷涂 3. 低压等离子喷涂 4. 激光喷涂 5. 爆炸喷涂 6. 水下等离子喷涂,高速氧-燃气喷涂（HVOF）,Jet-Kote 喷枪结构 1-燃烧室，2-粉末入口，3-燃气通道， 4-送粉通道，5-冷却水道，6-喷嘴。,
7、1）弯曲试验 2）杯突试验 3）喷涂层结合强度拉伸试验 4）喷涂层结合强度剪切试验 5）喷涂层自身抗拉强度试验 6）喷涂层空隙率测定,1）和2）用于现场检测，其余实验室检测。,五、热喷涂涂层的质量检测技术,1）弯曲试验,用1-1.5mm 厚的普通碳钢板制成50 x100mm2 的试样，在其表面喷涂约0.3mm厚的涂层，涂层与基体的结合情况可用两种方法评定。,比较涂层开始发生龟裂的角度，以评价结合性能。,根据弯曲后涂层开裂的情况评价结合性能。,2）杯突试验,球面凹坑试验。1.3-1.5mm厚的普碳钢板制成75x44mm的试样，然后在其表面喷涂0.05-0.15mm厚的涂层。,3）涂层结合强度拉伸
8、试验,涂层结合强度(sb) sb = 4P/pd2,试样尺寸: D = 45 mm （推荐） d = 11 mm h = 1-1.5 mm 拉伸速度: 4 mm/min,涂层结合强度(sb) sb = 4P/pD2,试样尺寸： D = 25 mm (推荐) d = 15 mm L1 = 35 mm L2 = 30 mm h = 1-5 mm 拉伸速度: 4 mm/min,拉伸试样,三种可能的断裂方式： 1）断裂发生在胶层内，sb表示胶的强度； 2）断裂发生在涂层内， sb表示涂层自身强度； 3）断裂发生在涂层与基体的界面， sb表示结合强度。,4）涂层孔隙率的测定,浮力法 将涂层从基体上取下，100C干燥2小时，在其表面涂一层凡士林，然后用细金属丝吊起来，称其在空气和蒸馏水中的重量。涂层的孔隙率（P）由下式计算：,W- 涂层+金属+凡士林在空气中的总重量 W- 涂层+金属+凡士林在水中的总重量 Wz- 涂层在空气中的重量 Wc- 浸入水中的金属丝的重量 Wv- 凡士林的重量 rw- 蒸馏水的密度 rz- 涂层材料的密度 rc- 金属丝的密度 rv- 凡士林的密度,思考题 1、什么是热喷涂？其工艺选用的基本原则。 2、什么是等离子体？ 3、等离子喷涂的基本原理。,