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1、第六章热喷涂及技术v.youku/v_show/id_XMTE3OTU4NDgw.htmlo热喷涂造纸烘缸喷涂ovideo.sina/v/b/35742095-1571563172.htmlo喷锌ovideo.sina/v/b/21091489-1571563172.htmlo船舶轴承修复ov.ku6/show/-weAlbkkf0u2A-AP.htmlov.youku/v_show/id_XMTA3Mzk2Mjg0.htmlov.youku/v_show/id_XMjgwNDg0NjAw.htmlo56/u78/v_NDkzOTMyNzY.htmlo56/u11/v_NDkzOTMyODY.
2、htmlo热喷涂材料o56/u54/v_NTI1NDUzMjU.html定义o热喷涂技术：是使用某种方式的热源，使喷涂材料加热至熔融或半熔融状态，用高压气流将其雾化，并以一定速度喷射到经过预处理的零件表面，从而形成涂层的表面加工技术。1热喷涂种类与特点o热喷涂技术主要根据热源分类，目前热源有五种类型。采用这些热源加热熔化不同形态的喷涂材料，即形成了不同热喷涂方法，热喷涂方法气体燃烧热源线材、棒材、粉末火焰喷涂超音速火焰喷涂气体放电热源电热热源电弧喷涂等离子喷涂电弧喷焊爆炸热源激光热源电容放电、感应加热喷涂燃气重复爆炸。线材电爆喷涂激光喷涂，激光喷焊v热喷涂的特点(1)热喷涂方法多热喷涂具体方法
3、有十几种，可以选择合适的方法对零件进行热喷涂。(2)热喷涂材料种类广泛金属及其合金、陶瓷、塑料、尼龙以及它们的复合材料等都可以作为喷涂材料。(3)基体材料使用范围广几乎所有的固体材料表面都可以热喷涂，一般也不受零件尺寸及场地限制，既可以大面积喷涂，也可以进行局部喷涂。(4)基体材料受影响小 喷涂时可使基体控制在较低温度，所以基体变形(5)涂层厚度可以控制 涂层厚度从几十微米到几微米，可以根据要求确定。(6)操作环境较差存在粉尘、烟雾和噪声等问题，因此需要加强防护措施。2热喷涂原理o热喷涂原理： 热喷涂技术利用热源将喷涂材料融化或软化，借助热源本身动力或外加的压缩空气流，将喷涂材料雾化成微粒形成
4、快速的离子流，然后喷射到基材表面获得表面涂层。尽管热喷涂技术方法很多，但是喷涂过程、涂层形成和涂层结构基本相同。o喷涂过程热喷涂过程如图7-4所示，喷涂材料从进入热源到形成涂层可以划分为以下四个阶段：(1)喷涂材料的熔化粉末喷涂材料进入热源高温区域，被加热到熔化态或软化态；线材喷涂材料的端部在热源高温区加热熔化，熔化的材料以熔滴形式存在于线材端部。(2)熔化的喷涂材料的雾化对于线材喷涂时，端部的熔滴在外加压缩气流或热源自身射流的作用下脱离线材端部，并雾化成细小熔滴向前喷射；在粉未喷涂时，不存在粉末的细化和雾化过程，直接在压缩气流或热源射流推动下发生喷射。(3)粒子的飞行阶段熔化或软化的微细颗粒
5、首先被气流或射流加速，当飞行一定距离后速度又减小。(4)粒子的喷涂阶段具有一定速度和温度的微细粒子到达基材表面，发生强烈的碰撞。 涂层的形成o粒子在碰撞基体表面或撞击已经形成的涂层的瞬间，把动能转化为热能后传给基体，同时粒子在凹凸不乎的表面发生变形，形成扁平状粒子，并且迅速凝固成涂层。喷涂的粒子不断飞向基材表面，产生碰撞一变形冷凝的过程，变形粒子与基材之问及粒子与粒子之问相互交叠在一起，形成涂层，涂层形成如图所示。 涂层结合机理o涂层的结合包括涂层与基材的结合及涂层之间的结合。前者的结合强度称为结合力，后者的结合强度称为内聚力。涂层与基体问的结合机理 目前尚未存在统一的定论，已经提出以下几种类
6、型：o 1)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形成机械结合，又称为抛锚效应。o2)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品格常数范围内时，产生范德华力，提高基体与涂层间的结合强度。o3)扩散结合。当熔融的喷涂粒子高速撞击基体表面形成紧密接触时，由于变形和高温的作用，基体表面的原子得到足够的能量，使涂层与基体之间产生原子扩散，形成扩散结合。扩散的结果使在界面两侧微小范围内形成一层同溶体或金属间化合物，增加了涂层与基体之间的结合强度。o4)冶金结合。当基体预热，或喷涂粒子有高的熔化潜热，或喷涂粒子本身发生放热化
7、学反应如NiAl，熔融态的粒子与局部熔化的基体之间发生“焊合”现象，产生“焊点”，形成微区冶金结合。o下面介绍几种热喷涂设备及其相关工艺1等离子喷涂等离子喷涂技术在耐磨、耐蚀涂层应用已较为广泛,从50年代至今,其应用领域由航空、航天扩展到了汽车制造、石油化工、纺织机械、船舶等领域,应用市场规模也随之不断增长。近年来,高温等离子喷涂在金刚石膜、生物陶瓷涂层,超细微材料、红外涂层等方面的应用研究也获得较大进展,显示了良好应用前景。2000年美国热喷涂市场AW 电弧丝材喷涂，CW火焰丝材喷涂HOVF 超音速火焰喷涂； CP火焰粉末喷涂PS PS 等离子喷涂等离子喷涂v等离子态的特性就是电离气体的正离
8、子、负离子(常常是电子)所造成的，是和其它三态是不同的。 o等离子体武器oyou.joy/video/2222883.htm 气稳等离子喷涂o温度：10000K-20000Ko粒子速度：240m/so适应材料：金属及合金粉末，陶瓷，金属陶瓷粉末，塑金属及合金粉末，陶瓷，金属陶瓷粉末，塑料粉末料粉末o涂层基体结合：较高20-50MPao涂层孔隙率：2-5%o涂层氧化物含量：0.5-1%o耗用功率：30-80kWo操作性能：噪声125dB，需要在隔音车间工作o厚度限制：小于1mmo一次性投资成本：一次投资成本高，综合成本高 高能等离子喷涂o温度： 10000K-30000Ko粒子速度：240-12
9、20m/so适应材料：陶瓷，金属陶瓷粉末陶瓷，金属陶瓷粉末o涂层基体结合：非常高30-90MPao涂层孔隙率：小于2%o涂层氧化物含量：约0.1%o耗用功率：100-250kWo操作性能：噪声125-130dB，需要在隔音车间工作o厚度限制：小于1mm，最厚可达20mmo一次性投资成本：一次投资成本很高，综合成本较高 真空等离子喷涂o温度： 10000K-30000Ko粒子速度：240-610m/so适应材料：易氧化的金属和合金粉末易氧化的金属和合金粉末o涂层基体结合：高，50-70MPao涂层孔隙率：小于1%o涂层氧化物含量：最低o耗用功率：50-100kWo操作性能：只能在特定的真空舱中进
10、行o厚度限制：小于2.0mmo一次性投资成本：一次投资成本特高，综合成本很高 等离子喷涂设备图o 等离子喷涂的应用 轴类零件，钴碳化钨 辊套，氧化铝 氧化铝薄板上喷涂氧化锆 内孔专用等离子喷涂设备 等离子喷涂涂层 Cr2O3涂层Al2O3+13TiO22.超音速火焰喷涂(HVOF)o1981年美国的J.A.Browning发明了告诉氧-燃气火焰喷枪(Highvelocityoxygenfuelsystem,HVOF)。使传统的氧-乙炔火焰喷涂发生深刻变化，成为当代热喷涂工艺领域最重要的技术手段之一。 超音速喷涂特点o与等离子喷涂相比，具有设备简单、一次投资少、喷涂粒子速度高、可以现场喷涂、使用
11、气源广等优点o焰流速度高，1500-2200m/s，颗粒速度为气流速度的20-40%，可达到900m/so涂层结合强度高，喷涂Co-WC涂层可达70-90MPao涂层致密，孔隙率小于1%o粉末的氧化烧损小，特别适合于喷涂碳化物等易氧化的材料 超音速喷涂特点o涂层应力为压应力，残余应力低，可喷厚涂层o由于火焰温度较低，且粉末在火焰中飞行时间短，无法熔融高熔点陶瓷粉末材料o一般适宜喷涂细粉末。若喷涂金属或合金粉末，成本太高，体现不出优越性。o热效率低，成本高。o供气系统庞大，操作不方便。 超音速喷涂示意图图1 高速燃气喷涂设备1-喷涂枪 2-冷却水 3-控制箱 4-送粉器 5-气体供给超音速喷涂设
12、备图HVAF超音速喷涂装置HVOF超音速喷涂装置高速空气燃料喷涂超音速喷涂中喷涂WCNiCr金属陶瓷的辊筒(寿命为高质量电镀Cr的5倍) 上海新业喷涂机械有限公司产品涂层致密度99.5%以上WC-Co涂层硬度（DPH300g）10001500涂层结合力700kgf/cm22000kgf/cm2可喷涂最大厚度10mm以上涂层与工件结合应力压应力喷涂速率12kg/h可喷涂工件表面平面、外圆喷枪采用燃料煤油喷枪最高温度3200超音速火焰喷涂设备xy-pt3.爆炸喷涂o爆炸喷涂是利用混合气体爆炸的能量将具各种功能的粉末材料加热并加速轰击到工件表面上，使之形成坚固涂层，由于气体的爆炸燃烧可产生超过音速3
13、倍的超音速高能气流，其冲击波传播速度可达3000米/秒，中心温度可达3450，因此，爆炸喷涂所产生的膜层具有极强的结合力。 爆炸喷涂设备第聂泊3”型爆炸喷涂设备5.00万美元 辅助设施 o隔音间（必须装有监测爆炸气体浓度和通风系统的设施，排风系统应有防爆装置，并设有保护系统） o操作间 o供气 （燃料气体室，氧气室）o通风 （排风机必需考虑防爆措施）o冷却水系统 o转架o喷砂设备及喷砂间 性能及特点o涂层结合强度高，致密性好 o工件受热小，不变形 o功能性强，应用范围广（可对单一金属、合金、氧化物或混合氧化物，硬质合金，以碳化钨或碳化钛为基体的金属陶瓷及各种复合材料等进行喷涂） o适用于大尺寸
14、工件的喷涂 o原料丰富，价格低廉 性能及特点o噪声极高达到140-150dBo喷涂速率低，喷涂Al2O3时为2kg/h,WC-Co时8kg/ho非连续性的脉冲式喷涂使喷涂速率降低。但使基体受热程度降低，又是一个优点。o成本高通用热喷涂设备参考价格热喷涂施工中的安全与防护o爆炸危险及有害气体爆炸危险：爆炸喷涂、超音速火焰喷涂等都使用易燃气体作燃料，等离子喷涂中也用氢气作等离子辅助气体。有害气体：Ar，He，N2可以导致窒息。高温下N2+O2生产氮氧化合物。o粉尘活性材料粉尘如Al，Mg等；微细颗粒对呼吸系统有害；有粉尘爆炸危险（水洗型湿式除尘系统）热喷涂施工中的安全与防护o噪声影响人的神经、听力
15、、反应灵敏性o弧光和辐射等离子喷涂时紫外线的强度为点焊时的33-50倍，能穿透普通布质衣服而使人体灼伤。热喷涂操作人员必须经国家指定的有关部门培训，并取得合格证书，方可进行操作。设备供应商信息o中国农业机械化科学研究院表面工程技术研究所 地 址：北京德胜门外北沙滩一号 邮 编：100083o电 话：010-64882557/2554 传 真：010-64872316 E-mail: sunyingcaams.orgo代理FST火焰喷涂技术公司（荷、英、意国际集团公司）的MP-100-APS/HVOF等离子/超音速喷涂系统、第二代HV-空气-燃料（HV-AF）喷涂系统、HV-PW高速粉末/线材喷
16、涂系统、M-APS 45等离子喷涂设备、M-APS 15等离子喷涂设备、FWS-20火焰线材喷涂设备、超音速火焰喷涂（HVOF）设备、电弧喷涂设备、喷涂机器人、等离子和HVOF喷涂系统控制装置、喷涂辅助设备、交钥匙工程等以及各类粉末、线材等热喷涂材料；还可提供该公司独立开发的在冶金、能源、阀门、造纸、纺织、石油、化工、航空、航天等许多行业应用的涂层成套技术o代理国内外先进的保养焊接及表面工程设备，如超音速火焰喷涂（HVOF）设备、等离子喷涂设备、等离子喷焊设备、火焰线材喷涂设备、电弧喷涂设备、火焰喷涂喷焊设备等以及各种保养焊接设备o九江等离子喷涂厂o本厂位于江西省九江市西郊6公里处，现有职工3100余人，专业技术人员17人，具备较为完善的机械、电机电器制造，测试能力，专业生产等离子喷涂、喷焊设备，并对外承揽喷涂、喷焊加工业务。 本厂产品具有输出功率大，高渔高炝，自动化程度高的特点，可用于各种材料的喷涂、喷焊工艺，能在工件表面制备出物理、化学性质优良，与基体结合良好，并可进行机械加工的表面工作厚，使工件的运行寿命大幅度提高。 主要产品型号： 1、LP60Z型等离子喷涂设备； 2、GP80
