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1、全国船舶标准化技术委员会专业标准 CB*$ 3 3 5 -8 8 船用火焰粉末喷涂工艺 1 9 8 8 一 1 1 一 1 9 发布1 9 8 9 一 0 5 一 0 1 实施 全国船舶标准化技术委员会 发布 全国 船舶标准化技术委员会专业标准 船用火焰粉末喷涂工艺 CB* 3 3 3 5 一 8 8 分类号:R 3 2 1 主题内 容与适用范围 本标准规定了 船用氧一 可燃气燃烧火焰粉末喷涂金属和合金以及其他喷涂材料的 基本要求、技术 要求等，用以制备抗磨损、耐腐蚀、抗高温氧化的涂层。 本标准适用于船用零、部件的火焰喷涂修复，亦适用于这些零、部件的预保护。 2 基本要求 2 . 1 基体金属
2、 a . 由于在工件基体上喷涂金属不会提高工件本身的抗拉强度， 所以必须考虑任何减小工件原始 尺寸产生的影响; b . 基体表面预加工方法，会影响工件的疲劳强度及 冲击抗力，应予以充分注意; c . 喷涂前必须根据 “ 需方”的要求，去除待喷涂基体匕 的一层硬化的表层; d . 要求待喷涂的基体表面，符合预加工及喷涂的要求。 2 . 2 涂敷金属 a . 根据最 终的沉积层 ( 涂层)的性能， 如硬度、耐磨 损能力、摩擦系 数等与被喷涂工件基体表 面的匹配性、 涂层空隙率、可加工 性、 后加工型式等 选择涂敷的金属， b . 因为喷涂时会产生内应力，所以喷涂金属涂层应A 有一 定的塑 性。 2
3、 . 3 涂层适用的 条件 a . 喷涂涂层适宜承受均匀载荷; b . 喷涂涂层是多 孔的，若在某些场合多孔性不适合时，可以用相适的密封剂予以 封孔， c . 喷涂的表层与铝合金或铜铅合金的轴承材 料接触时，为防止运转时粘住，应在加工前加以 封 孔和清除打磨残砾。 3 操作程序 喷涂工艺的 操作程序按下述工序进行: a . 工件基体表面预处理; b . 喷涂操作; c . 涂层后加工。 必要的设备 若采用喷砂进行表面预处理， 需要配备空气压缩机、油水分离装置、空气干噪装置 、喷砂设备、 抽风装置等。 4 . 2 表面预加 工和涂层后加工时，需要配备合适的车床、 磨床以 及其他装置或工具。 4
4、. 3 进行喷涂操作应具备以下装 置: a . 喷涂枪， b . 氧气、乙炔气及空气导管， c . 带仪表的氧气调节器， d . 带仪表的乙炔气调节器， 全国船舶 标准化技术委员会1 9 8 8 一 1 1 - 1 9 批准1 9 8 9 一 0 5 一 0 1 实施 l CB“ 3335一 I: e氧气及乙炔气流量计; f . 空气过滤器。 8 . 带仪表的空气调节器， h . 空气流量计; I . 其他必要的安全装置。 若采用的喷涂枪为不带压缩空气式， 则f ,9 、h 项可省去。用压缩空气时，其管路中应另 配备除 油和除水装置。 5 喷涂前应掌握的情况和数据 金属喷涂必须掌握以下数据，若
5、其中任何一条不能满足时，需经合同双方商定。 a . 基体材料; b . 对工件基体所有部位进行裂纹、 瑕疵等检查后，取得的符合要求的证明， c . 确保工 件有足够强 度、能承受工作载荷情况下，原始尺寸最大允许减少量， d工件喷涂后的工 作条 件; e . 所采用的 表面预处理方法; f . 应使用的涂敷金属; B待喷涂的面积和遮蔽面积; h . 后加工后之最终涂层厚度; 1 . 后加工及 封孔的各种要求， j . 检查的要求。 6 技术要求 6 . 勺 基体表面预处理 6 . 1 . 1 表面预处理的目的 a . 净化:所有待喷工 件基 体表面的污染如油、 润滑脂、 涂料及其他污物等清 除干
6、净; 一般 件基体表面 匕 的油污等，可用适当的清 洗剂除油。 对于多孔质的铸铁件，可采用将其加热到3 0 0 左 右的温度除油的力法。 b . 除去原有涂层:基体表面待喷部位的原有特殊表层如喷涂层、电 镀层、 渗碳层、 氮化 层以及 氧化皮等应彻底除去; c . 粗化:使待喷基体表面粗糙，以提高涂层与基体表面的结合强 度。 6 . 1 . 2 预处理方法 6 . f . 2 . 1 车加 L 作回转运动或往复运动的圆形工件的表面预加工， 可采用车削加工， 对待喷涂表面部位进行 下 切， 以除去该部位的特殊表层或原有涂层，并预留涂层厚度尺寸。 a工件不论承受何种载荷，经过下切部分的端部与未加工
7、部分之间的过渡处应加工成3 0一 4 5 斜角。工件内圆角加工情况见图1 油孔口的加工情祝见图2 、图3 、图4 、图5 0 CB* 33 35一 BS 图 1 内圆角喷涂层预处理及修整 4 c i 面 . 图 2 油孔垂直于轴中心线，喷 涂层厚度小于1 0 %喇叭口半径时 油孔口喷涂层预处理及修整 图 3 油孔垂直于轴中心线，喷涂 层厚度大于或等于1 0 % 喇叭口 半径 时油孔口喷涂层预处理及修整 丁 图 4 油 孔斜交于轴中心线，喷 涂层厚度小于1 0 % 喇叭口半径时 油孔口喷涂层预处理及修整 图 5 油孔斜交于轴中心线，喷涂 层厚度大于或等于1 0 %喇叭口半径 时油 孔口喷涂层预处
8、理及修整 CB* 3335一;I 1 b . 喷涂表面的边缘与轴和油孔的 表面应光滑地联成一体。 c . 经车加工部 分的表面粗糙度，应根据涂层厚度、 类型及预期工 作状况来选择，一般表面粗糙 度Ra 1 2 . 5 W m, 6 . 1 . 2 . 2 砂轮打磨 对于 平面 类 零 部 件， 可采 用 砂 轮打 磨 进 行预 处 理 ， 打 磨 必 须进 行 到 待喷 部 位 全 部 露出 新鲜基材为 止。 6 . 1 . 2 . 3 喷砂 对于大多 数工件，可采用喷砂方法进行预处理。 a . 喷砂材料 一 般选用 氧化铝砂、 破碎铸造铁砂和石英砂 等。砂粒必须是千燥洁净的、且带有尖锐的棱角
9、。粒 度可根据待喷表面的材质、 硬度进行选择，一般可为2 0 “ 一4 0 0 e b . 喷砂空气压力 平面工件喷砂:空气压力限定在5 . 8 8 x 1 0 5 - y 7 . 8 5 x 1 0 5 P a ( 6一8 k g f / c m ); 薄壁S件或 表面硬度低 ( 小于H R C2 0 )的r . 件喷 砂:空气压力限定在2 . 9 4 x 1 0 5 - 3 . 9 3 x 1 0 5 P a ( 3 4 k g f / c m 2 ); 轴类工件的喷砂: 在待喷部位作适当下切时，下切深度可根据所需涂层厚度确 定。下切 后，喷砂 空 气压力限定在5 . 8 8 x 1 0
10、“ 一 7 . 8 5 x 1 0 5 P a( 6一8 k g f / c m t ) 6 . 1 . 3 喷砂的一般要求 二使用的压 缩空气必须是洁净的、 干燥的。 b . 喷砂工 作应仅限于为进行金属喷涂而 需要进行预处理的部位。对 待喷部 位之外的相邻区域， 应采用适当的 方法遮蔽。 以不使预处理部位的相邻区域受到损伤或污染; c . 喷砂时， 待喷部位内 的油孔及其他小孔， 应用可抗喷砂的材料塞住，以避免 进人异物， d . 喷砂时， 砂粒的人射角一般 控制在7 5 。 一 8 0;如果是内 孔，砂粒的人射角可大于或等干4 5; e . 喷砂应进行到基体表面不再 发生明显变 化为止。
11、喷砂后应用压缩空气将表面上的 残渣、砂砾 等清除干净。 6 . 1 . 4 预处理后的存 放要求 s . 喷砂后的表面不能用手触摸， b . 重工件吊 运时，绳索应悬挂在喷砂部 位之夕 随 ; c . 喷砂后到喷涂前的停留时间:干燥气候下 控制在4 h 之内，潮湿气候下控制在2 h 之内， 否则 应 采 取适当 措 施 将喷 砂 表 面与 大 气 隔离; d . 喷砂后的表面， 一旦发生被油、水、污垢等污染， 必须重新进行预处理。 6 . 2 喷涂 6 . 2 . 1 喷涂材料 二喷涂结合层材料可选用镍铝 ( 镍包铝、 铝包镍)复合粉末或其他结合 层材料; b . 喷涂工作层材料可选用镍基、
12、铁基、钻基、铜基等合金粉末以及陶瓷和自粘结一次喷涂复合 粉末等; c . 粉末粒度应与所选用的喷涂装置和方法相适应，粉末硬度与基体材料相适应，并满足使用工 况要求。粉末粒度一般为:金属粉末为一1 5 0 一+ 3 0 0 目， 陶瓷喷涂粉末为二2 *-+4 0 0 目。 二2 . 2 喷涂操作又 6 . 2 . 2 . 1预热 工 件 在 喷涂 前， 应 根 据 工件 的 形 状 、 尺 寸和 材 料 选 择适当 的 温 度预 热， 另 有协议的 除 外 。预 热 应 掌 握 在 表面 不 发 生氧 化、 污 染 和 局 部 不 过热 为 适 度 ( 约1 0 0 左 右) 。预 热火 焰 以
13、中 性焰 或微碳化焰为宜。 加热要均匀，并使工件温度缓缓上 升。 6 . 2 . 2 . 2 遮蔽 喷涂前，对于待喷部位相邻而又不需涂层的部位，应以适当的方式进行遮蔽。 喷砂遮蔽材料也可用于喷涂工序的遮蔽，但应能满足: CB 33 35一 88 a . 遮蔽材料应耐涂层温11的高温， b . 不粘附合金粉末或污染金属涂层; c . 喷涂后，被使用的遮蔽材料应能去除干净。 6 . 2 . 2 . 3 喷涂 工件表面经预处理、 预热后进行涂层喷涂操作。火焰粉末喷 涂层大都由结合层与工作 层组成。先喷结合层， 待结合层喷好后， 立即喷涂工 作层，以防氧化和污染 ( 若喷自粘 结一次粉 宋， 可不需喷
14、涂结合层) ， a . 平面工件的喷涂喷枪与基体表面应尽可能保持直角，最小不得小于4 5。 前后喷涂应均匀一 致。涂层各层间应为互 相垂直，交叉覆盖，即第一次喷完后，转9 0方向进行第二 层喷涂，反复交叉， 直至所需厚度 b . 轴类或圆柱面工 件的喷涂应将工件安装在车床或适当的旋转装置上，喷嘴与 工件轴线在同 一平面上。当 工件以6 一3 0 m / s 速度旋转时，喷枪应以适当 速度往返移 动 ( 每移动一次，可完成一条 1 0 一1 5 m m宽的条形涂层带) 。往返喷涂后， 各条形涂层带上 应有1 / 3 宽度是重叠的， 直至 所需厚度， c . 具有下切截面工件的喷涂应在喷枪开始移
15、动时， 喷涂流束以4 5 。 角直 接对下切端肩的 拐角处 交替喷涂，使少量的涂层环绕在拐角周围，以防细小的粉尘和氧化物的堆积， 避免在此产生疏松组 织; d . 内 孔、内圆面的喷涂应特别注意喷涂方向与喷砂方向 ( 喷砂角度不得小于4 5 0 )保持一致， 以免 影响涂层与基体娜古 合强度; e . 涂层厚 度涂层厚度应是均匀的，基体表面 任何部 位喷枪经过的次数都应相同。 结合层薄度不宜太厚，一般为0 . 1 。 一 0 . 1 5 m m o 工作 层厚 度按仁 件 的 实际 磨 损hi 和 供 需 双 方协 议 确 定 。 喷 涂 时每 层 喷 涂 层厚 度 一 般 为0 . 0 7
16、- 0 . l m m , 涂层 总厚度计算应考虑基体金属的热膨胀量和加工余量，见 下式: t=6+ A b+ Ba4T 式中:t -涂层总厚度，m m d 总下切量，mm; 4 6 -涂层总加L 余量，m m; B 基体预处理后待喷部 位的厚度或轴 径，m m; a 基体材料的热膨胀系 数，1 / C ; 4 T 基体喷 涂时的温升，C . 6 . 2 . 3 喷涂操作的一般要求 a . 必须充分注意火 焰状态。 调节火 焰参 数 ( 氧气压力、氧气流量、乙 炔气压力、 乙炔 气流量) ， 使之有足够的火焰能量并保持中性焰; b . 必须严格控制送粉量。送粉气流不应过 大，以能使粉末顺利地喷
17、出 枪口而不产生堆积现象; c . 调铭喷枪的喷嘴到基体的距离为1 5 0 _ 2 5 0 m m之间， 控制喷枪移动速 度等参 数; d . 喷涂时， 应对基体温度进行控制。可采用 “ 周期14L间歇喷涂”或 “ 风冷”等， 使工件温度在 橄个喷涂过程中， 维持在安全温 度限内 ( 不超 过2 5 0 C ) ，当喷涂工 件的内 孔、内 圆面部位时， 工件温 度可略高于2 5 0 C ; e . 必须注意先点火后送粉的原则。 6 . 3 封孔处理 当涂层需要封孔处理时 ( 例如对耐腐蚀等涂层封孔)，封 孔剂应按需方的要求和涂层的性质以及 制造厂推荐的材料和方法施加。 a . 将选好的封孔剂，
18、用浸涂、 刷涂或喷涂等方法， 实施在喷涂后直 接 卜 燥的清洁表面上， 其 封孔 剂在 : 件 卜 应有足够的停留时间; CB 3 335一 88 b 封 孔处 理 后 ， 必 须检 查 封 孔剂是 否 完 全而 均匆 地 在 整个 喷 涂 表面上 连 续 覆 盖。 6 . 4 冷却 为保持涂层和基体之间的粘结力或减小涂层的内 应力，喷涂操作后应使工件缓 慢冷却。 6 . 4 . 1 平面工件的冷却 可采用将工件放平并 包覆石棉布 ( 或硅酸铝纤维棉等)或埋在干燥的砂粒中冷却等方法。 6 . 4 . 2 轴类圆形工件的冷却 对 大 型 工 件 可 采 用 将 工 件 的 喷 涂 部 位 用 石
19、 棉 布( 或 硅 酸 铝 纤 维 棉 等 ) 包 覆 并 低 速 旋 转 等 方 法 进 行 冷却。 6 . 4 . 3 薄壁工件 工件喷涂后应立即放至保温炉中缓 慢冷 却。 了 喷涂层的外观检查 涂层的尺寸应满足rl o 方 要求，涂层表面应具有均匀的外观，不起皮、不掉块和无裸露的斑痕。 8 涂层后加工 要求对涂层进行加工时， 应在工件冷却后进行。 8 . 1 车加工 对于涂层表面精度要求不高，且涂层硬度适宜的工件，可采用适当的车刀进 行车加工。 值得注意的是:为 防止车 削时涂层受到挤压和引起涂层剥落，故车刀的 后角应稍大些，并应控制 较小的 进刀 量和选择适当的线速度。 二2 磨削 对于涂层表面精度要求高或涂层硬度较高的工件， 应采用磨削加工。 最好用高效湿ri冷却液冷 却，以避免涂层局部过热。 . 遮蔽材料的去除 使用的遮蔽材料应去除干净。 附加说明: 本标准由中 国船舶工业总公司 六0三所提出。 本标准由天津修船技术研究所归口。 本标准由新港船厂负责起草o 本标准主要起草人王季莹。