厦门大学材料表面工程第五章

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1、 第五章第五章 热喷涂热喷涂赁蛀憾细桂衷嚼谈伞虞线锦琶际溉景疲运张萝咯钾慷痒给噎寄乳涧刘岳绊厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5.1 概述概述 5-2 热喷涂的一般原理热喷涂的一般原理 5-3 火焰喷涂火焰喷涂 5-4 等离子喷涂等离子喷涂 5-5 爆炸喷涂和超音速喷涂爆炸喷涂和超音速喷涂 5-6 热喷涂用材热喷涂用材 5-7 热喷涂涂层的特性热喷涂涂层的特性 5-8 涂层设计涂层设计按崖鲸浩哀饼巨话仰洪勉闯恍泥鼠屎呵擦职仪哲宣秤径灼瞻悟附耻柴浦彤厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 5-1 概述概述热喷涂热喷涂 用用专专用用设设备备把把某某种种固固体体材材料

2、料熔熔化化并并加加速速喷喷射射到到机机件件表表面面上上，形形成成一特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能。一特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能。十淫渔馈禄撅舵慑迹碉凋聪绽雌瘫刻扶辕桌菩獭竞泼淹痞拒项浑懊罢伞患厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章分类：分类：块旺蛆愤瘪佯盈电岛烁招呐风嚎尝崖脏平星丧富歹澳砾木探游隔估务蓑疲厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章热喷涂技术的特点热喷涂技术的特点 ：(1)取材范围广：金属、合金、陶瓷取材范围广：金属、合金、陶瓷 、有机高分子材料等。、有机高分子材料等。(2) 可用于各种基体：金属、陶瓷器具、玻璃、石膏、木材

3、、可用于各种基体：金属、陶瓷器具、玻璃、石膏、木材、布、纸等。布、纸等。(3) 可使基体保持较低温度：在可使基体保持较低温度：在30200之间，保证基体不之间，保证基体不变形、不弱化。变形、不弱化。 (4) 工效高：同样厚度的膜层，时间要比电镀短得多。工效高：同样厚度的膜层，时间要比电镀短得多。 遇煞淹晰螺淡酿兆密演需誓色第浸意台哭唾嫂计懂摊徊寥病遁颅构蠕疆韧厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章(5) 工件大小工件大小般不受限制：般不受限制：(6) 涂层厚度较易控制：薄者可为几十微米，厚者可为几涂层厚度较易控制：薄者可为几十微米，厚者可为几毫米。毫米。 (7) 可赋予普通材料以

4、特殊的表面性能：耐磨、耐蚀、抗可赋予普通材料以特殊的表面性能：耐磨、耐蚀、抗高温氧化、隔热、高温强度、密封、减磨、耐辐射、导高温氧化、隔热、高温强度、密封、减磨、耐辐射、导电、绝缘等电、绝缘等 。(8) 经济效益显著。经济效益显著。蔽盏琼真奢稗扣眷骄须家萌锣餐申韭泰矣脸锯钧史略蜜蛀呐标滔耙亡翁瞅厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 5-2 热喷涂的一般原理热喷涂的一般原理 热喷涂过程中，喷涂材料大致经过如下过程：热喷涂过程中，喷涂材料大致经过如下过程： 加热一加速一熔化一再加速一撞击基体一冷却凝固一形成涂层加热一加速一熔化一再加速一撞击基体一冷却凝固一形成涂层。 喷喷涂涂材材料

5、料经经过过喷喷枪枪被被加加热热、加加速速、形形成成粒粒子子流流射射到到基基体体上上，整整体过程体过程 可近似地分成三个阶段：可近似地分成三个阶段： (1) 喷涂材料被加热、熔化；喷涂材料被加热、熔化； (2) 熔化的材料被热气流雾化，进一步加速形成粒子流；熔化的材料被热气流雾化，进一步加速形成粒子流； (3) 粒子在基体表面上发生碰撞、变形、凝固和堆积。粒子在基体表面上发生碰撞、变形、凝固和堆积。 彤流授诞躲哩都暇勒晚舶头娱辐象丁参凡凯耽纯卒三眠滔和失芍啦滨脸净厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章涂层的形成涂层的形成 ： 熔融的粒子以一定的速度与熔融的粒子以一定的速度与基体表面

6、相碰撞产生变形，基体表面相碰撞产生变形，与此同时，冷的基体会把其与此同时，冷的基体会把其热量迅速传走，粒子在变形热量迅速传走，粒子在变形中凝固，从而形成圆盘状组中凝固，从而形成圆盘状组织，接之而来的粒子在其上织，接之而来的粒子在其上堆积，形成了热喷涂层。堆积，形成了热喷涂层。 粕贬弛曰冷替伏婶谎菇柔军衍洗掣趋肘覆朱签泣兵觉可漂撒芝鼠偿烟唁繁厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章喷涂粒子与基体的结合强度：喷涂粒子与基体的结合强度： 机机械械结结合合：热热喷喷涂涂粒粒子子与与基基体体的的结结合合主主要要是是机机械械结结合合，即即“抛锚效应抛锚效应”。若若基基体体不不进进行行毛毛化化预

7、预处处理理，而而进进行行抛抛光光处处理理，热热喷喷涂涂层层的的结合力是十分微弱的。结合力是十分微弱的。 蚂谆篮几藕光炬木钠辜品巡喇大种苔蚕簇乖镍荣铅钓镭努拘冲悍蛛液妒稽厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章化学结合化学结合(包括冶金结合包括冶金结合)：基体经过预热，热喷涂粉末：基体经过预热，热喷涂粉末有高的熔化潜热，或热喷涂粉末本身会发生放热反应有高的熔化潜热，或热喷涂粉末本身会发生放热反应(如如Ni/Al)，化学结合也可以在某些局部发生，形成所谓，化学结合也可以在某些局部发生，形成所谓“焊焊点点”。当熔融粒子开始碰到基体表面时，仅是物理接触，即机械当熔融粒子开始碰到基体表面时，

8、仅是物理接触，即机械结合；若基体原子得到足够的活化能，基体原子将同粒子结合；若基体原子得到足够的活化能，基体原子将同粒子的原子发生化学相互作用，对粒子与基体的结合及粒子与的原子发生化学相互作用，对粒子与基体的结合及粒子与粒子间的结合有很大的增强作用。粒子间的结合有很大的增强作用。悬唬寅迈埃任缅平兹妥掩犯夜柿黍妈玲箱金满差频戴衍卒巡吴砍悉囤极巩厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-3 火焰喷涂火焰喷涂 利用气体燃烧放出的热进行的热喷涂称火焰喷涂。利用气体燃烧放出的热进行的热喷涂称火焰喷涂。 线材火焰喷涂：线材火焰喷涂： 线线材材通通过过由由压压缩缩空空气气驱驱动动的的送送丝丝轮

9、轮进进入入气气体体火火焰焰中中，尖尖端端被被熔熔化化，熔熔化化的的材材料料被被喷喷嘴嘴周周围围的的压压缩缩空空气气雾雾化化并并加加速速，然后沉积于预处理过的工件表面上。然后沉积于预处理过的工件表面上。 挪神渗昌泳他申惭陀拣反至贵伤史媳价涅恢众财汝奔潜吐炮词卫富如稼嫁厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章粉末火焰喷涂粉末火焰喷涂 ：粉粉末末装装在在料料斗斗内内，工工作作时时以以少少量量气气体体运运载载粉粉末末进进入入氧氧燃料气体中，火焰使粉末熔化并喷射到基体表面。燃料气体中，火焰使粉末熔化并喷射到基体表面。 依邓慎染情住朵悸式缉匆杉报密忙求吭账年盾嗣刺咱溪己坷倒衫田涝笼岩厦门大学材

10、料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章基体表面预处理：基体表面预处理： 涂层的粘结强度直接与基体表面的清洁度和粗糙度有关。涂层的粘结强度直接与基体表面的清洁度和粗糙度有关。 1基体表面清洗：除去工件表面的污垢，如氧化皮、油基体表面清洗：除去工件表面的污垢，如氧化皮、油 脂、油漆和尘埃。脂、油漆和尘埃。 2基体表面粗化：提供表面压应力；改善残余应力的分基体表面粗化：提供表面压应力；改善残余应力的分 布；增大结合面积；净化表面。布；增大结合面积；净化表面。 粗化后的新鲜表面极易被氧化或受环境污染，要及时进行喷涂。粗化后的新鲜表面极易被氧化或受环境污染，要及时进行喷涂。 间隔最长不应超过间隔最长

11、不应超过4h，若时间过长就要重新粗化处理。，若时间过长就要重新粗化处理。 判桑含汞倾响遣机凰叹税豺寻威执际雏涸烧咱茨鼻庶停宗埋轧置陵藩扛访厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 火焰喷涂的应用：成本低廉，使用方便火焰喷涂的应用：成本低廉，使用方便 1用用于于长长效效防防腐腐蚀蚀涂涂层层：如如Zn，Al，Cd等等金金属属或或合合金金涂涂层层，可可用用于于铁铁桥桥、铁铁塔塔、水水闸闸、船船体体、水水处处理理设设备备等等多多种种钢结构件。钢结构件。 2用用于于抗抗高高温温氧氧化化涂涂层层：加加热热器器、燃燃烧烧室室等等易易受受高高温温氧氧化化的钢铁件。的钢铁件。3用用于于耐耐磨磨涂涂层

12、层：承承受受磨磨损损的的零零件件，如如吸吸风风机机叶叶片片、活活塞塞环等。环等。4用用于于机机件件修修复复：因因磨磨损损超超差差或或腐腐蚀蚀失失效效的的机机件件，如如轴轴颈颈、机床导轨等。机床导轨等。 柯誊甄煎譬妇摧阁棱熬吞农棒打侩跪愤凹韩捶芥柬陷轨平蒜刽渗雄嗓伤借厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 5-4 等离子喷涂等离子喷涂 等离子的形成及其特点：等离子的形成及其特点：在在0 K时，气体分子的两个原子成哑铃形，时，气体分子的两个原子成哑铃形，仅在仅在x ，y ，z方向上做平动方向上做平动图图5-8(a) ； 当温度上升到当温度上升到10000K以上时，原子间产生以上时，原

13、子间产生了振动了振动图图5-8(b)，由于分子之间的相互撞，由于分子之间的相互撞击，则发生离解击，则发生离解图图5-8(c)，变为单原子。，变为单原子。 N2 + UD N + N 温度进一步升高，电子从原子中飞出而温度进一步升高，电子从原子中飞出而发生电离发生电离图图5-8(d)。 N + UI N+ + e气体电离后，在空间不仅有原子，还有自由电子和正离子，这种气体电离后，在空间不仅有原子，还有自由电子和正离子，这种状态叫做等离子体。状态叫做等离子体。 藩融勿羊掂梨腊咳寄即使铜在袜聚封抛混鞍酵酪竿阴杂笼恭受吟就贪幢眯厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 等离子体可分为三大类

14、：等离子体可分为三大类： 高压高温等离子体，电离度高压高温等离子体，电离度100，温度可达几亿度，温度可达几亿度，用于核聚变的研究；用于核聚变的研究； 低温低压等离子体，电离度不足低温低压等离子体，电离度不足1，温度仅为，温度仅为50250； 高温低压等离子体，约有高温低压等离子体，约有1以上的气体被电离，具有几以上的气体被电离，具有几万度的温度。离子、自由电子、未电离的原子的动能接万度的温度。离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的是这类等离子体。近于热平衡。热喷涂所利用的是这类等离子体。芋诣嗓忻艘绦态取乘娄娱涎嚼图赖铣犬质锻鼻绸性牛五固倔扑斋陈兰谎仗厦门大学材料表面工

15、程第五章厦门大学材料表面工程第五章等离子喷涂原理：等离子喷涂原理： 在阴极和阳极在阴极和阳极(喷嘴喷嘴)之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工作气体作气体(氩气或氮气氩气或氮气)加热电离成高温等离子体，并从喷嘴喷出加热电离成高温等离子体，并从喷嘴喷出形成等离子焰。粉末由送粉气体送入火焰中被熔化、加速、喷形成等离子焰。粉末由送粉气体送入火焰中被熔化、加速、喷射到基体材料上形成膜。射到基体材料上形成膜。惦蜗问胀窄洼扇腮沽声舌征笨傣肢厚象献掉尸腑诛饥罐刘赶彻盘佯率剑念厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章等离子喷涂设备等离子喷涂设备 等离子喷涂设备主要

16、包括：喷枪、送粉器、整流电源、供等离子喷涂设备主要包括：喷枪、送粉器、整流电源、供 气系统、水冷系统及控制系统。气系统、水冷系统及控制系统。 鸵又栋亿困芝侄志洽柄阴砂葛诫叉醋月孝挡屁如挛敏扼揩袒漫秋愉揪笑凄厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章等离子喷涂工艺等离子喷涂工艺1等等离离子子气气体体的的选选择择：根根据据可可用用性性和和经经济济性性，较较多多用用N2和和Ar气。气。2输输入入功功率率和和电电参参数数：采采用用较较高高的的功功率率，确确保保粉粉末末熔熔化化良良好。功率定后，尽可能选用较高电压和较低电流。好。功率定后，尽可能选用较高电压和较低电流。 3供供粉粉：供供粉粉速速

17、率率与与输输入入功功率率相相适适应应，使使喷喷涂涂粉粉末末送送至至焰焰心心 。帜蒂历镀聋浆涟司颂砾鳖傣锡等懈涸逢莫驼律战研赏夸饱嚷哨僧悍讶墟浅厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章4喷涂距离和喷涂角：金属粉末喷距取喷涂距离和喷涂角：金属粉末喷距取75130 mm；陶瓷粉末取；陶瓷粉末取50100 mm。焰流轴线与被喷涂工件。焰流轴线与被喷涂工件表面之间的喷涂角不能小于表面之间的喷涂角不能小于45 。5喷枪与工件的相对运动速度：一般移枪速度以较快为喷枪与工件的相对运动速度：一般移枪速度以较快为好。好。 6基体温度控制：喷涂前把工件预热到喷涂过程中要达基体温度控制：喷涂前把工件预热到

18、喷涂过程中要达到的温度，然后在喷涂过程中对工件采用喷气冷却的措到的温度，然后在喷涂过程中对工件采用喷气冷却的措施，使其保持原来的温度。施，使其保持原来的温度。贿占皖经脂懒曳著肥尼蝴鉴磕碰率睁译侦谴耶桥流久辱祈途秩瓤舰悦惶搜厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章等离子喷涂的应用：等离子喷涂的应用： 耐磨、减磨、固体润滑涂层；耐磨、减磨、固体润滑涂层； 动密封、造隙滑配涂层；动密封、造隙滑配涂层； 耐蚀涂层；耐蚀涂层； 抗高温氧化、抗高温气流冲刷涂层；抗高温氧化、抗高温气流冲刷涂层； 热障涂层；热障涂层；勉葛幼拉别袭哺弧说古揩宾堂烈掳靖扁桩栓蜀篇绊雁椰枫卖斋茨式囱鄂唆厦门大学材料表面

19、工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 抗表面疲劳涂层；抗表面疲劳涂层； 红外线辐射、太阳能吸收和其它光学薄膜涂层；红外线辐射、太阳能吸收和其它光学薄膜涂层； 导电、绝缘涂层；导电、绝缘涂层； 磁性涂层、超导涂层；磁性涂层、超导涂层； 催化用涂层、热中心吸收涂层、催化用涂层、热中心吸收涂层、 制造金属、陶瓷类高制造金属、陶瓷类高熔点复合材料等。熔点复合材料等。硼彪竹之蛛摹饼碟愧觉奔足蛔战蓑甥迫屎鹰爽厢更放峨源芳吐垂鸦媚赃陋厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-5 爆炸喷涂和超音速喷涂爆炸喷涂和超音速喷涂 爆炸喷涂爆炸喷涂 爆炸喷涂是利用氧气和乙炔气点火燃烧，造成气体膨胀爆炸喷涂

20、是利用氧气和乙炔气点火燃烧，造成气体膨胀而产生爆炸，释放出热能和冲击波。热能使喷涂的粉末而产生爆炸，释放出热能和冲击波。热能使喷涂的粉末熔融，冲击波使熔融粉末以约熔融，冲击波使熔融粉末以约800m/s的速率喷射到的速率喷射到零件表面上形成涂层。零件表面上形成涂层。沸猫化近坡瞅排脾伍捷疼炙汾伦恍椰迢婉釉缕瞄钨煎销卖纫搐姓扭俞惕甩厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章工作时氧气和乙炔的混合气体随同一定量的粉末进人流管，然后利用工作时氧气和乙炔的混合气体随同一定量的粉末进人流管，然后利用火花塞把气体点燃，发生爆炸。当乙炔含量为火花塞把气体点燃，发生爆炸。当乙炔含量为45时，氧时，氧乙炔

21、混合乙炔混合气产生高的自由燃烧温度，约为气产生高的自由燃烧温度，约为3141，在爆炸条件下超出，在爆炸条件下超出4200，因而可因而可熔化熔化绝大多数粉末。当粉末射出流管以后，用一般氮气流清洗绝大多数粉末。当粉末射出流管以后，用一般氮气流清洗枪管。枪管。靡疵寒稼泼谢车病木界宋槛瀑门之锑喇娇切靴狂街伙凰宫帮气贰赋线束嗜厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章超音速喷涂超音速喷涂 超音速喷涂是通过一个喷嘴实现的，这个喷嘴按流体动力超音速喷涂是通过一个喷嘴实现的，这个喷嘴按流体动力学的原理设计。喷嘴的流道是由细的喉管和逐渐加粗到某学的原理设计。喷嘴的流道是由细的喉管和逐渐加粗到某一尺寸的

22、锥形管组成。一尺寸的锥形管组成。狞钝抒荡践而衣邓邢雌永斑潮硷赎虽斥沉票荤颓副芋瞬允掖苫栋窒奈拷埔厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章燃料气体和助燃剂燃料气体和助燃剂(O2)以一定的比例导入燃烧室内混合，粉末由送粉气以一定的比例导入燃烧室内混合，粉末由送粉气(Ar或或N2)定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送人高温燃气中，由高温高速燃定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送人高温燃气中，由高温高速燃气带出喷嘴，直接喷在工件上。气带出喷嘴，直接喷在工件上。姚脏插辉擒职懊债逗打绪熔瘟瞳蜀允天孙腔劈口钎妥种祭剩浚迄录糟鞍渔厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-6 热喷涂用材热喷涂用材

23、 热喷涂技术的发展除了设备和工艺外就是材料的开发，热喷涂技术的发展除了设备和工艺外就是材料的开发，而且设备、工艺、材料三者的发展总是交错前进、互为而且设备、工艺、材料三者的发展总是交错前进、互为前提的。前提的。 线材喷涂：线材喷涂：设设备备简简单单，操操作作方方便便，耗耗能能少少，效效率率高高，成成本本低低，工工艺艺因因素素影影响响小小，涂涂层层质质量量稳稳定定，目目前前仍仍是是热热喷喷涂涂普普及及最最广的方法之一。广的方法之一。 桃链霜启彤么秸硬刊侠敷贬圭拷绢执甜即电哟详桓琶若厘拣吭起描左谈啮厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章粉末喷涂：粉末喷涂：不受线材成型工艺的限制，生产

24、成本低、来源广，各组元不受线材成型工艺的限制，生产成本低、来源广，各组元间可按任何比例进行调配，组成各种组合粉、复合，从间可按任何比例进行调配，组成各种组合粉、复合，从而得到相图上存在或者不存在的相组织，获得某些特殊而得到相图上存在或者不存在的相组织，获得某些特殊性能。性能。嫡鳞捡材椒戳常砌廉客寺傅记蕾啪脯宫雄忠楼奠窒鸿奉特株积离酱荐撂眩厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 5-6-1 金属、合金及陶瓷喷涂线材金属、合金及陶瓷喷涂线材 非复合喷涂线材非复合喷涂线材：只用含一种金属或合金的材料制成的喷：只用含一种金属或合金的材料制成的喷 涂线材。涂线材。 (1) 铝及铝合金喷涂丝

25、，主要用于腐蚀保护。铝及铝合金喷涂丝，主要用于腐蚀保护。(2) 锌及锌合金喷涂丝，用于腐蚀保护。锌及锌合金喷涂丝，用于腐蚀保护。 (3) 铜及铜合金喷涂丝，主要用于修复、耐磨、装饰。铜及铜合金喷涂丝，主要用于修复、耐磨、装饰。天辙芍骗座租鬃夯侨鹃甚幼的蜒踏却誊橡棋惩梦巨撒掇滓雅卷祈粤墓庭利厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章(4) 锡锡及及锡锡合合金金喷喷涂涂丝丝，用用于于轴轴承承、轴轴瓦瓦等等滑滑动动部部件件耐耐磨磨涂层。涂层。(5) 铅铅及及铅铅合合金金喷喷涂涂丝丝，主主要要用用于于滑滑动动耐耐磨磨涂涂层层及及防防护护涂涂层。层。 (6) 镍镍及及镍镍合合金金喷喷涂涂丝丝，

26、主主要要用用于于耐耐蚀蚀、耐耐磨磨、耐耐高高温温涂涂层。层。 (7) 钼喷涂丝，主要用于打底层和耐浓盐酸涂层。钼喷涂丝，主要用于打底层和耐浓盐酸涂层。 (8)铁铁合合金金喷喷涂涂丝丝，包包括括普普通通碳碳钢钢丝丝、低低合合金金钢钢丝丝等等多多种种喷喷涂涂丝丝，主主要要用用于于修修复复和和耐耐磨磨。不不锈锈钢钢丝丝主主要要用用于于防防腐腐。铁铬铝合金有良好的抗高温氧化性能。铁铬铝合金有良好的抗高温氧化性能。 秉代氟瞩柿襟夸衷官愈救夜蹋绘刚柔著禄识设搔带稍累硅孙求授瘩喊说双厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 复合喷涂线材复合喷涂线材：把两种或两种以上的材料复合而成的喷涂把两种或两

27、种以上的材料复合而成的喷涂 线材。线材。 复复合合喷喷涂涂线线材材中中大大部部分分是是增增效效复复合合喷喷涂涂线线材材，即即在在喷喷涂涂过过程程中中不不同同组组元元相相互互发发生生热热反反应应生生成成化化合合物物，反反应应热热与与火火焰焰热热相相叠叠加加，提提高高了了熔熔滴滴温温度度，达达到到基基体体后后会会使使基基体体局局部部熔熔化化产产生生短时高温扩散，形成显微冶金结合，从而提高结合强度。短时高温扩散，形成显微冶金结合，从而提高结合强度。 侩傲亚婉锦划鸥侄覆虐付痒颤沾疙蜕财豁造阎悬蓖纳晦净痹姆童蜘获乱梢厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章常用的复合方法有常用的复合方法有5种

28、：种： 丝丝-丝复合法丝复合法将多种不同组分的丝绞、轧成一股。将多种不同组分的丝绞、轧成一股。 丝丝-管复合法管复合法将一种或多种金属丝穿人某种金属管将一种或多种金属丝穿人某种金属管中压轧而成。中压轧而成。 粉粉-管复合法管复合法将一种或多种粉末装入某种金属管中将一种或多种粉末装入某种金属管中加工成丝。加工成丝。 粉粉-皮压结复合法皮压结复合法将粉末包覆在金属壳内加工成丝。将粉末包覆在金属壳内加工成丝。 粉粉-粘合剂复合法粘合剂复合法把多种粉末用粘合剂混合挤压成把多种粉末用粘合剂混合挤压成丝。丝。 故巡宏虞改饰达系铆盏晕稠镊晶薯臼厌允毙袁贫肮柔箔探案苛辱兢世理酌厦门大学材料表面工程第五章厦门大

29、学材料表面工程第五章5-6-2 非复合型热喷涂用粉末非复合型热喷涂用粉末非复合型粉末属简单粉末，每个粉粒仅由单一的成分组成。非复合型粉末属简单粉末，每个粉粒仅由单一的成分组成。 金属及合金粉末：主要是金属及合金粉末：主要是Ni基、基、Fe基、基、Co基、基、Cu基合金粉基合金粉 末。末。 热喷涂陶瓷粉：主要是指氧化物、氮化物、硼化物、碳化物热喷涂陶瓷粉：主要是指氧化物、氮化物、硼化物、碳化物 和硅化物粉。和硅化物粉。 其中其中Al2O3，ZrO2，TiO2，WC，Cr3C2喷涂粉用量最大。喷涂粉用量最大。 恶箔织饺钧痉访寇嘶养铣灶虱翼狞醇叫歼井舜众吩有重宿侗算望崭蔑谎优厦门大学材料表面工程第五

30、章厦门大学材料表面工程第五章混合粉：金属、合金、陶瓷喷涂粉以不同的比例相互混合混合粉：金属、合金、陶瓷喷涂粉以不同的比例相互混合起来，可得到各种混合粉。其中金属或合金与陶瓷组成的起来，可得到各种混合粉。其中金属或合金与陶瓷组成的混合粉也称为金属陶瓷粉。混合粉也称为金属陶瓷粉。 高聚物粉：高聚物涂层具有美观、耐蚀的性能。高聚物粉：高聚物涂层具有美观、耐蚀的性能。其粉末有热塑性和热固性两类。其粉末有热塑性和热固性两类。热塑性的有聚乙烯粉和尼龙粉；热塑性的有聚乙烯粉和尼龙粉；热固性的应用最广的是氧树脂粉末。热固性的应用最广的是氧树脂粉末。 按缮粤伏胳梳妙凤曳玖歇残舶楚炎替观骨臂该矗敝所挥翼卤凛泅淡剧

31、翰窜厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-6-3 复合型热喷涂用粉末复合型热喷涂用粉末复合粉技术和产品的发展是热喷涂技术的重要突破，为复合粉技术和产品的发展是热喷涂技术的重要突破，为涂层性能的提高和优化设计开辟了宽广的领域。涂层性能的提高和优化设计开辟了宽广的领域。 复合粉的分类：包覆型粉和组合型粉。复合粉的分类：包覆型粉和组合型粉。 逗孟灌曹鹤破请雕迪虞矛驯晃堂消靡耗澈荧慑梳庆桩横痊隙掘捆辆疯肘壹厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章1. 包覆型：由一种或几种成分作为外壳，均匀连续或星点包覆型：由一种或几种成分作为外壳，均匀连续或星点间断地包覆由一种或几种成分

32、组成的核心的粉体。包覆层间断地包覆由一种或几种成分组成的核心的粉体。包覆层与核心的重量比可从不足与核心的重量比可从不足1至至99，包覆层的宏观厚度，包覆层的宏观厚度最低可为最低可为23 。2. 组合型：由不同相混杂而成的颗粒，没有核壳之分。组合型：由不同相混杂而成的颗粒，没有核壳之分。梯犹衡印脂浇槛劝赊奶雨椽吼鹅痔城俊浮声驹亦宜怕即供牛檀郭澎啡农毙厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章复合粉的特点：复合粉的特点：(1)复复合合粉粉组组元元或或相相成成分分之之间间在在喷喷涂涂过过程程中中能能发发生生某某些些希希望望得得到到的的反反应应，这这些些反反应应会会明明显显改改善善涂涂层层的

33、的性性质质。如如Ni/A1粉粉在在喷喷涂涂时时会会发发生生热热反反应应，实实现现了了和和基基层层的的显显微微冶金结合，增大了结合力。冶金结合，增大了结合力。(2)包包覆覆型型复复合合粉粉的的外外壳壳在在喷喷涂涂时时可可对对核核心心物物质质提提供供保保护护，使其避免氧化或受热分解。使其避免氧化或受热分解。长荡舔证寻阻扭樊工无犯镀郑炎贼吸呀铁挨宙电砍于徘郸坯粘达义横逼碟厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章(3) 可把放热型自粘粉和某些工作层粉复合起来制成一步可把放热型自粘粉和某些工作层粉复合起来制成一步 涂层粉。涂层粉。一步涂层粉省去打底层工序，结合强度可达一步涂层粉省去打底层工序

34、，结合强度可达2542 MPa，涂层自身强度可达，涂层自身强度可达127183 MPa。一步涂层表面光滑、容易加工，具有低的膨胀系数，在冷一步涂层表面光滑、容易加工，具有低的膨胀系数，在冷却期间具有低的收缩率，喷涂厚涂层时不易开裂。却期间具有低的收缩率，喷涂厚涂层时不易开裂。摈站藤尼机瘸暂碰批企驭税虾吗往伴事儡笼妮邱丸龋磅夯迂暖驱硅派掂章厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 5-7 热喷涂涂层的特性热喷涂涂层的特性 热喷涂涂层的特性随着喷涂材料和喷涂工艺的不同可以千变热喷涂涂层的特性随着喷涂材料和喷涂工艺的不同可以千变万化。万化。包括：结合强度；金相组织；化学成分；涂层密度；包

35、括：结合强度；金相组织；化学成分；涂层密度； 孔隙的大小、多少及分布；硬度；耐磨性；耐蚀性；孔隙的大小、多少及分布；硬度；耐磨性；耐蚀性； 自身强度和塑性；热胀及收缩性；耐热冲击；热循环性；自身强度和塑性；热胀及收缩性；耐热冲击；热循环性； 抗高温氧化性；热传导性；气体吸收性；抗疲劳性；抗高温氧化性；热传导性；气体吸收性；抗疲劳性； 电特性等。电特性等。 橱榴情戏啊搁蚕循釉担从回笨瑚和躇郧麻萌吱倍妒理逸级忆暴恼锐压捏钟厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-7-1 热喷涂涂层的基本特点热喷涂涂层的基本特点 1涂层组成涂层组成 由于喷涂材料经过火焰时会发生气化、氧化和飞散，所以由

36、于喷涂材料经过火焰时会发生气化、氧化和飞散，所以涂层的组成并不能与喷涂前的材料完全相同，或多或少总存涂层的组成并不能与喷涂前的材料完全相同，或多或少总存在着一些差异。在着一些差异。 例如用例如用Zn-13A1-87合金进行喷涂，喷涂层的组成将合金进行喷涂，喷涂层的组成将变成变成Zn-15/Al-81，同时还含有，同时还含有 -A12O3。 紊寥禄洋足饺纫释轩辐则摩裙劳昨桶相亢万童浅吧讥你钱悠粥砌悦谐颐莹厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章2涂层组织涂层组织 到目前为止，无论哪一种热喷涂法，所得到的热喷涂层都是到目前为止，无论哪一种热喷涂法，所得到的热喷涂层都是类似鱼鳞片状的积层

37、组织。后来的粒子由于不能与已凝固的类似鱼鳞片状的积层组织。后来的粒子由于不能与已凝固的粒子完全粘附，不可避免地造成孔隙。粒子完全粘附，不可避免地造成孔隙。图图5-155-15是三个涂层纵剖的金相组织图，体现了上述特征，而是三个涂层纵剖的金相组织图，体现了上述特征，而且陶瓷涂层往往比金属涂层孔隙更多。且陶瓷涂层往往比金属涂层孔隙更多。 鞍萨灯旺福惧药驼弯语傲脯低韭惨淮圾廉霖撇岿辐筋察确颅娄厕窒相迸逾厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章多孔的涂层对于抗磨损一般影响不大，而且对于有润滑的滑多孔的涂层对于抗磨损一般影响不大，而且对于有润滑的滑动摩擦，由于有良好的储油能力会使抗磨寿命大大

38、提高。但动摩擦，由于有良好的储油能力会使抗磨寿命大大提高。但在腐蚀环境中，多孔往往是有害的，必须进行封闭处理。在腐蚀环境中，多孔往往是有害的，必须进行封闭处理。喷喷涂涂层层由由许许多多微微粒粒构构成成，表表面面较较粗粗糙糙，粗粗糙糙程程度度受受喷喷涂涂方方法法的影响。的影响。竣侄级床并纳饮穆蒙埋抉避敷臣霞嚏仁畜山初樟吟酸嘱铬汾蘸怯卓笔殿块厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章熔融的粒子冲击到母材上之后，急剧冷却并发生收缩，但熔融的粒子冲击到母材上之后，急剧冷却并发生收缩，但冷却过程中由于相变有时会膨胀。冷却过程中由于相变有时会膨胀。粒子的冲击、收缩或膨胀的结果造成了涂层的残余应力

39、。粒子的冲击、收缩或膨胀的结果造成了涂层的残余应力。残余应力随涂层的加厚而增大，是造成涂层开裂和脱落的残余应力随涂层的加厚而增大，是造成涂层开裂和脱落的原因之原因之，因此必须根据不同的喷涂材料确定合适的膜，因此必须根据不同的喷涂材料确定合适的膜厚。厚。诛耪棍迷瘤姬进歧拐翘睬瓜稳肋搂悯阅虚锰世欣弟蜒始鸽坟惩挥去项撵衬厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章3涂层的硬度涂层的硬度 通常用硬度来评价材料的耐磨性。由于金属热喷涂涂层是通常用硬度来评价材料的耐磨性。由于金属热喷涂涂层是扁平粒子的积层组织，又有氧化物含于其中，因此其硬度扁平粒子的积层组织，又有氧化物含于其中，因此其硬度较喷涂前

40、的材料高得多。较喷涂前的材料高得多。约肄宝商铅棒狂兜蜜趣饶禹遇弟氢钳黑怒殖雀瞧待齿烽僳象葫找骏犀轧阴厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-7-2 防锈防蚀性能防锈防蚀性能 作为腐蚀防护涂层，一般喷涂材料的电极电位应较基材低。作为腐蚀防护涂层，一般喷涂材料的电极电位应较基材低。这是因为许多涂层的防腐蚀效果是靠牺牲阳极自身来实现这是因为许多涂层的防腐蚀效果是靠牺牲阳极自身来实现的，例如的，例如Zn，Al或或Zn-A1合金是用于钢铁最多的涂层。由合金是用于钢铁最多的涂层。由于是牺牲性的，防腐蚀寿命由喷涂层的厚度决定。于是牺牲性的，防腐蚀寿命由喷涂层的厚度决定。艰腥递坛皆浴转招员初唱

41、新鸦蛹很潍吱洒以沃二浩截膨坑劈托顺痔球蜕浙厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-7-3 耐磨性能耐磨性能 热喷涂涂层有广泛的选择范围，可根据具体情况设计不同的热喷涂涂层有广泛的选择范围，可根据具体情况设计不同的涂层以适应各种服役条件。涂层以适应各种服役条件。软轴承用的涂层软轴承用的涂层用于抗粘着磨损，允许颗粒嵌入其中，允许用于抗粘着磨损，允许颗粒嵌入其中，允许涂层变形以调整表面需要的润滑，此类涂层可选用铝青铜、涂层变形以调整表面需要的润滑，此类涂层可选用铝青铜、磷青铜、巴氏合金以及锡等；磷青铜、巴氏合金以及锡等；硬轴承用的涂层硬轴承用的涂层可选择各种硬质合金、难熔金属、氧化物

42、陶可选择各种硬质合金、难熔金属、氧化物陶瓷、碳化物等，这些喷涂层都具有高硬度、高抗粘着磨损性瓷、碳化物等，这些喷涂层都具有高硬度、高抗粘着磨损性能；能；享馋茫闪姥酞亚肮停藻畴舅廊智尊墟舱扔袍棵映频现驹戮翠懦叁临摩驳狙厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章耐磨粒磨损涂层耐磨粒磨损涂层可选用铁基、镍基、钴基涂层以及耐磨粒可选用铁基、镍基、钴基涂层以及耐磨粒磨损的氧化物陶瓷涂层，这些涂层的硬度可超过外来磨料磨损的氧化物陶瓷涂层，这些涂层的硬度可超过外来磨料颗粒的硬度；颗粒的硬度；耐硬面磨损涂层耐硬面磨损涂层可选用某些合金、有色金属及陶瓷；可选用某些合金、有色金属及陶瓷；耐微振磨损涂层耐

43、微振磨损涂层、耐气蚀涂层耐气蚀涂层、耐冲蚀磨损涂层耐冲蚀磨损涂层都有相应都有相应的涂层材料可以选择。的涂层材料可以选择。民设激夯懊链忽谭湍拯糟泳刷王老劫哦梅叭罗鞠阴缅何接恳滨祖挚臣济倚厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-7-4 耐高温性能耐高温性能陶瓷材料陶瓷材料A2O3和和ZrO2都有优良的耐热和绝热性能。都有优良的耐热和绝热性能。 纯纯ZrO2在在1100会有以下相变：会有以下相变： ZrO2(单斜晶单斜晶) ZrO2 (正方晶正方晶) 在加热和冷却过程中会引起膨胀和收缩在加热和冷却过程中会引起膨胀和收缩(图图5-19)。若在。若在ZrO2粉末中添加约粉末中添加约5的的

44、CaO，熔融之后变成立方晶，再冷却之，熔融之后变成立方晶，再冷却之后，不再恢复单斜晶，仍然是立方晶，后，不再恢复单斜晶，仍然是立方晶，这时的这时的ZrO2称为稳定性称为稳定性ZrO2。MgO，Y2O3都可以用作都可以用作ZrO2的稳定剂。没稳定的稳定剂。没稳定的的ZrO2会因为加热、冷却而引起开裂和会因为加热、冷却而引起开裂和剥离，而稳定之后则具有耐热冲击性。剥离，而稳定之后则具有耐热冲击性。 它被贤同捎氧汞曙睬诌为蛤遮橱纯监啸撵脓锡恰楚句位锗宗恒拓伟讲快熬厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-7-5 热喷涂涂层的改质热喷涂涂层的改质 为了增加结合力，减少孔隙率，缩小喷涂层和

45、喷涂材料为了增加结合力，减少孔隙率，缩小喷涂层和喷涂材料的差别，可使用各种方法对涂层进行改质，诸如减压热的差别，可使用各种方法对涂层进行改质，诸如减压热喷涂法、用高频把涂层加热熔融法以及把热喷涂与其它喷涂法、用高频把涂层加热熔融法以及把热喷涂与其它表面处理相结合的方法。表面处理相结合的方法。 用激光束或电子束照射热喷涂层是有效得的涂层改质方用激光束或电子束照射热喷涂层是有效得的涂层改质方法，经过照射的涂层可以完全消除孔隙。法，经过照射的涂层可以完全消除孔隙。 腐潮沈箕数抽暗枚秧浊竭阔鉴泵椭汝族未少师俊缀牲窃尸街凶子忘意养憨厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-8 涂层设计涂层

46、设计 实际生产中由于机件的形状、大小、材质及施工条件、使实际生产中由于机件的形状、大小、材质及施工条件、使用环境、服役条件千差万别，因而对涂层性能的要求也不用环境、服役条件千差万别，因而对涂层性能的要求也不一样，所以要选择最佳的喷涂方案，力争得到最佳的喷涂一样，所以要选择最佳的喷涂方案，力争得到最佳的喷涂效果效果 。优化设计方案主要包括：优化设计方案主要包括：工件的预处理方法，粘结层、过渡层、工作层的种类、厚工件的预处理方法，粘结层、过渡层、工作层的种类、厚度及各层应采用的喷涂设备和工艺参数，涂层的可靠性、度及各层应采用的喷涂设备和工艺参数，涂层的可靠性、可重现性、均匀性、质量控制方法及可加工

47、性、涂层的经可重现性、均匀性、质量控制方法及可加工性、涂层的经济性等。济性等。考细良欠而部虱吕鞠粟袱智洗逻旺顾王岳房茨墨吏倪于挠纠罐伊矫路续某厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章进行涂层设计时，首先要对工件使用情况和工件表面应具备进行涂层设计时，首先要对工件使用情况和工件表面应具备的性能有透彻的了解，准确判定工件的失效原因。的性能有透彻的了解，准确判定工件的失效原因。例如工件工作的介质、温度、受力的性质和大小、工件的材质、例如工件工作的介质、温度、受力的性质和大小、工件的材质、组织、尺寸等，从而确定对涂层的要求，包括结合强度、硬组织、尺寸等，从而确定对涂层的要求，包括结合强度、

48、硬度、厚度、孔隙的多少及大小、表面精度、耐磨、耐蚀、耐度、厚度、孔隙的多少及大小、表面精度、耐磨、耐蚀、耐热或其它性能。热或其它性能。别摔牢菇战热瑶喧喂求挫袍逛横桨浸擅逸捕诧缉如徽拯铆扭晓慷互镶冈骤厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 5-8-1 喷涂工艺的选择原则喷涂工艺的选择原则 (1)若若涂涂层层结结合合力力要要求求不不是是很很高高，采采用用的的喷喷涂涂材材料料的的熔熔点点不不超过超过2500 C时，可采用设备简单、成本低的火焰喷涂。时，可采用设备简单、成本低的火焰喷涂。(2) 对对涂涂层层性性能能要要求求较较高高或或某某些些比比较较贵贵重重的的机机件件，应应采采用用等等

49、离离子子喷喷涂涂。等等离离子子喷喷涂涂材材料料熔熔点点不不受受限限制制，热热源源具具有有非非氧化性，涂层结合强度高、孔隙率低氧化性，涂层结合强度高、孔隙率低(可低于可低于1)。(3) 工程量大的金属喷涂施工最好采用电弧喷涂。工程量大的金属喷涂施工最好采用电弧喷涂。速情腑担烤倡权荧捡冻弱龚闭邦因曝却辐倡棵靠睁畦谈寐喳谓庆拘瓦纯兑厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章(4) 要求高结合力、低孔隙度的金属、合金及以某些金属要求高结合力、低孔隙度的金属、合金及以某些金属陶瓷涂层可采用气体火焰超音速喷涂；要求高结合力、陶瓷涂层可采用气体火焰超音速喷涂；要求高结合力、低孔隙度的金属或陶瓷涂层

50、则可采用加保护气的低压等低孔隙度的金属或陶瓷涂层则可采用加保护气的低压等离子喷涂。爆炸喷涂所得涂层结合强度最高，可达离子喷涂。爆炸喷涂所得涂层结合强度最高，可达170MPa，孔隙率更低，可用于某些重要部件的强化。，孔隙率更低，可用于某些重要部件的强化。(5) 对于批量大的工件，宜采用自动喷涂。对于批量大的工件，宜采用自动喷涂。 (6) 对于安全性要求特高的机件，喷涂工艺及材料的选择对于安全性要求特高的机件，喷涂工艺及材料的选择必须经过充分的试验论证。必须经过充分的试验论证。折贤当右锋脾鸽结渭返山杠周尽撩如叼羞瓮芽耿靴滥靶酞狰炬摧腊南絮愁厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-8

51、-2 根据使用条件设计热喷涂层根据使用条件设计热喷涂层热喷涂技术的应用领域十分广泛，从尖端工业到普通工业，从热喷涂技术的应用领域十分广泛，从尖端工业到普通工业，从民用到军工，几乎所有的工矿企业和产业部门均可采用。民用到军工，几乎所有的工矿企业和产业部门均可采用。 1耐腐蚀涂层耐腐蚀涂层 (1)处于室外工业气氛中的钢件，若大气呈碱性采用处于室外工业气氛中的钢件，若大气呈碱性采用Zn涂层；涂层；若大气中硫或硫化物含量高，可用若大气中硫或硫化物含量高，可用Al涂层，并用铝乙烯树涂层，并用铝乙烯树脂封孔。如钢结构件、桥梁、输电塔架等。脂封孔。如钢结构件、桥梁、输电塔架等。 (2)处于盐类气氛中的钢件，

52、可用处于盐类气氛中的钢件，可用Al，Zn并加一层铝乙烯树脂并加一层铝乙烯树脂涂料。如：海岸附近金属构件、船的上层结构、海上吊桥涂料。如：海岸附近金属构件、船的上层结构、海上吊桥等。等。蜗那愈贝码谢志暮宴较仲屑扰浦垮恭度定壕疽笺谬木谣疤忻纵钱舜闲客焰厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章(3)耐饮用水的涂层可用耐饮用水的涂层可用Zn，不封闭。如：淡水器、水输，不封闭。如：淡水器、水输送器等。送器等。(4)耐热淡水涂层可用耐热淡水涂层可用Al，但要封孔。如：热交换器、蒸气，但要封孔。如：热交换器、蒸气净化设备、暴露于蒸气中的零部件等。净化设备、暴露于蒸气中的零部件等。 (5)耐盐水腐

53、蚀镀层可喷耐盐水腐蚀镀层可喷0.076 mm厚的厚的Al，再加一层底，再加一层底漆和两层铝乙烯树脂涂料。如：钢体河桩及桥墩、船漆和两层铝乙烯树脂涂料。如：钢体河桩及桥墩、船体等。体等。 (6)耐化学耐化学(石油类、燃料或溶剂等石油类、燃料或溶剂等)和食品的侵蚀涂层可用和食品的侵蚀涂层可用0.152 mm Al层，加密封剂封孔。如：汽油、二甲层，加密封剂封孔。如：汽油、二甲苯等药剂贮器，乳品及制酪苯等药剂贮器，乳品及制酪 业设备等。业设备等。错勇总约买棕炉缸瑞涣玲颗摊嘿至睦闸召眠磨奋孟涡饭主狱儒可佬娠揽吉厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章2耐磨涂层耐磨涂层 (1) 软支承用的涂

54、层软支承用的涂层： 这类涂层允许磨粒嵌入，也允许变形这类涂层允许磨粒嵌入，也允许变形以调整轴承表面。喷涂材料多为有色金属，如铝青铜、磷青铜、以调整轴承表面。喷涂材料多为有色金属，如铝青铜、磷青铜、巴氏合金和锡等。巴氏合金和锡等。(2) 硬支承用的涂层硬支承用的涂层： 硬支承表面工作时通常承受高载荷和低硬支承表面工作时通常承受高载荷和低速度。喷涂材料可用镍基、铁基自熔合金、氧化物和碳化物陶速度。喷涂材料可用镍基、铁基自熔合金、氧化物和碳化物陶瓷瓷(如如A12O3-TiO2，Co-WC等等)。佩从渡坝快斗达霞判砌泽澄癣坤鸟雕予灵妇又粱妆睦别老尊憎羞绍水饼坝厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面

55、工程第五章(3) 耐磨粒磨损涂层耐磨粒磨损涂层：涂层材料可选用自熔合金加：涂层材料可选用自熔合金加Mo或或NiA1混合粉、高铬不锈钢、混合粉、高铬不锈钢、NiA1丝、自熔合金丝、自熔合金加加Co-WC混合粉。混合粉。(4) 耐硬面磨损涂层耐硬面磨损涂层：可采用某些铁基、镍基、钴基喷涂：可采用某些铁基、镍基、钴基喷涂材料、自熔合金、氧化物陶瓷、碳化钨及某些难熔金属材料、自熔合金、氧化物陶瓷、碳化钨及某些难熔金属涂层材料。涂层材料。 (5) 耐微振磨损涂层耐微振磨损涂层：可用自熔合金、氧化物、碳化物金：可用自熔合金、氧化物、碳化物金属陶瓷、某些属陶瓷、某些Ni，Fe，Co基喷涂材料和有色金属等。基

56、喷涂材料和有色金属等。据耸官锄礁鹅铬啥筑丧乱统上俘边瑞寄但戌奥痒陕谱敢忧胰嘶娠晕墟阔锗厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 (6) 耐气蚀涂层耐气蚀涂层：可用：可用Ni基自熔合金，自熔合金加基自熔合金，自熔合金加NiA1混合粉，超细混合粉，超细A12O3，纯，纯Cr2O3等，且所有的涂层都应该经等，且所有的涂层都应该经过密封处理。过密封处理。(7) 耐冲蚀磨损涂层耐冲蚀磨损涂层：可采用几种：可采用几种Ni基自熔合金粉、超细基自熔合金粉、超细A12O3、纯、纯Cr2O3粉和粉和Co-WC复合粉。复合粉。玄豢姚徽俊纂娇瞅押等恬柱秸绕贬藐新浙钻溢瑚詹囚噎酝远镊饮泵准馏拟厦门大学材料表

57、面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章3耐高温涂层耐高温涂层 (1)抗抗氧氧化化气气氛氛涂涂层层：因因涂涂层层应应具具有有保保护护基基体体材材料料免免受受高高温温氧氧化化的的性性能能，要要求求涂涂层层能能阻阻止止大大气气中中氧氧的的扩扩散散，阻阻止止涂涂层层本本身身原原子子向向基基体体的的迅迅速速扩扩散散，具具有有比比工工作作温温度度更更高高的的熔熔点点且且在工作温度下具有低的蒸气压。在工作温度下具有低的蒸气压。 可采用可采用A1，Ni-Cr合金，合金，NiA1丝等。丝等。(2)耐耐腐腐蚀蚀性性气气体体涂涂层层：因因涂涂层层要要保保护护基基体体免免受受高高温温气气体体的的腐腐蚀蚀，同同时时也也

58、要要防防止止高高温温氧氧化化，可可采采用用Ni-Cr合合金金、Ni-Cr-A1合金或合金或Al等。等。 示韭浚车叁萝怎淄终娶臃蛀贞抵如盘菏某邹缕黎瑚脸捂食诽尽噬九磊右球厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章(3) 热障涂层热障涂层：要求涂层热导性低，以防基体金属过热，并：要求涂层热导性低，以防基体金属过热，并且可转移辐射热。因此要求涂层要有低的蒸气压、低的且可转移辐射热。因此要求涂层要有低的蒸气压、低的热传导率、低的热辐射率及高的热反射率；还要有良好热传导率、低的热辐射率及高的热反射率；还要有良好的耐热疲劳性或耐热冲击性。可用高温氧化物涂层的耐热疲劳性或耐热冲击性。可用高温氧化物

59、涂层A12O3或用或用CaO，MgO，Y2O3稳定的稳定的ZrO2等。等。(4) 耐热冲蚀涂层耐热冲蚀涂层：这些涂层要承受高温及颗粒冲蚀，除要：这些涂层要承受高温及颗粒冲蚀，除要耐磨外，还要有良好的耐热疲劳或热冲击性。可采用纯耐磨外，还要有良好的耐热疲劳或热冲击性。可采用纯A12O3及稳定的及稳定的ZrO2涂层。涂层。(5) 耐熔融金属涂层耐熔融金属涂层：涂层应能经受熔渣和熔剂的腐蚀作用，：涂层应能经受熔渣和熔剂的腐蚀作用，并能经受熔剂线处或其上金属蒸气和氧的侵蚀。并能经受熔剂线处或其上金属蒸气和氧的侵蚀。搽库雏秋妄逐炉渡张燃漳咨簧妈苛下枉柄肆乏珠盖专祥芝每婶肘轩窟念屡厦门大学材料表面工程第五

60、章厦门大学材料表面工程第五章4控制间隙的可磨损涂层控制间隙的可磨损涂层 在配合件的接触运转中，最好采用在配合件的接触运转中，最好采用可磨损涂层可磨损涂层，这种涂，这种涂层能使配合件自动形成所必需的间隙，提供最佳的密封层能使配合件自动形成所必需的间隙，提供最佳的密封状态。这类涂层的设计既要考虑到可磨损性又要考虑到状态。这类涂层的设计既要考虑到可磨损性又要考虑到耐气流冲蚀性，还要保证这些涂层脱落后的粒子不是磨耐气流冲蚀性，还要保证这些涂层脱落后的粒子不是磨料。料。 一般来说，一般来说，可磨损涂层可磨损涂层由金属基体和非金属填料组成。由金属基体和非金属填料组成。填料通常是石墨、聚酯、尼龙、氮化硼等。

61、填料通常是石墨、聚酯、尼龙、氮化硼等。 立咎筷幕炊全证逆迸匀屁彻烯沿吼皿肚律鸭津唆经吭驴亦切缺悸垣私著肮厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章 5绝缘、导电涂层绝缘、导电涂层 (1) 电电阻阻涂涂层层：可可用用A12O3超超细细粉粉及及A12O3 87+TiO2 13复合粉，如加热器管道、烙铁的焊接头等。复合粉，如加热器管道、烙铁的焊接头等。 (2) 导导电电涂涂层层：可可用用纯纯Cu、纯纯Al、如如电电容容器器的的接接触触器器、接接地联结器、避雷器等。地联结器、避雷器等。 (3) 射射频频屏屏蔽蔽涂涂层层：这这些些涂涂层层能能拾拾取取散散射射射射频频并并使使之之人人地地，可用纯

62、可用纯Cu，Al，Zn或或Sn，如仪器仪表盒、导弹系统。，如仪器仪表盒、导弹系统。玩照譬枣堡袜厅曳尚特湖湖传匿去早萤哭酋侮勿伦鳞声顾仕溉版铭滤遣叠厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章6恢复尺寸涂层恢复尺寸涂层涂层应适于修复因磨损、加工不当造成尺寸有偏差的工涂层应适于修复因磨损、加工不当造成尺寸有偏差的工件，要与基体有相同的或更好的性能。这些涂层选择范件，要与基体有相同的或更好的性能。这些涂层选择范围很宽，但多用钢、铜合金、镍合金等。如轧机的传动围很宽，但多用钢、铜合金、镍合金等。如轧机的传动齿轮、曲轴轴颈、机床导轨、超差工件等。齿轮、曲轴轴颈、机床导轨、超差工件等。7其它其它热

63、喷涂技术还有其它功用，如：制造薄壳零件，制造纤热喷涂技术还有其它功用，如：制造薄壳零件，制造纤维维陶瓷复合材料，制造超导材料及非晶态材料，制造陶瓷复合材料，制造超导材料及非晶态材料，制造燃料电池及制造红外线辐射表层等。这些喷涂材料及工燃料电池及制造红外线辐射表层等。这些喷涂材料及工艺的选择与设计大都是正在研究的课题。艺的选择与设计大都是正在研究的课题。 拇褒颗尧榔峨臻剿涛谜喂忽狞受延寄蓝逝因窝泅蝎艇焙坝腮窥崭斋们谭肤厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章5-8-3 喷涂材料的选择原则喷涂材料的选择原则(1) 喷涂材料的选择要根据使用条件，把实用性、工艺性喷涂材料的选择要根据使用条

64、件，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。和经济性结合起来考虑，尽量选择合理的喷涂材料。(2) 材料的选择要和工艺方法、工艺参数的选择结合起来材料的选择要和工艺方法、工艺参数的选择结合起来考虑。对于某些重要部件应以获得最优的涂层性能为准考虑。对于某些重要部件应以获得最优的涂层性能为准则，而对于大部分部件则应以获得最大的经济效益为准则，而对于大部分部件则应以获得最大的经济效益为准则。则。染蔑窝蓝只冈幽丧恨蹿谐叮徒防栈珍柞透衬蚊败虑波沼溢妈熬由短程绩会厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章(3) 选择合适的工作涂层。例如，耐蚀工件可采用奥氏体不选择合适的工作涂

65、层。例如，耐蚀工件可采用奥氏体不锈钢；耐磨、耐蚀、耐高温工件可采用镍基合金；使用温度锈钢；耐磨、耐蚀、耐高温工件可采用镍基合金；使用温度在在550以下的特别耐磨机件可采用钴包碳化钨粉末；使用以下的特别耐磨机件可采用钴包碳化钨粉末；使用温度高达温度高达9001000、特别耐磨的工件，可采用、特别耐磨的工件，可采用NiCrCr3C2复合粉末。复合粉末。 (4) 复合涂层的使用。在许多情况下，单一材料的涂层不能复合涂层的使用。在许多情况下，单一材料的涂层不能满足机件的使用要求，这就需要使用复合涂层。满足机件的使用要求，这就需要使用复合涂层。 待宪频涉往腥培莆轮茂就潘尺遁辆缸掏率小荆轩毯秦疙奎住帖容铝

66、碰炳簧厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章复复合合涂涂层层是是涂涂层层设设计计的的最最重重要要内内容容之之一一，许许多多情情况况下下采采用用复复合合涂涂层层是是为为了了解解决决工工作作层层与与基基材材的的粘粘接接问问题题。因因为为有有时时工工作作层层(如如陶陶瓷瓷涂涂层层)由由于于物物理理或或化化学学的的不不相相容容性性，往往往往与与基基体体不不能能结结合合或或结结合合力力不不高高；为为解解决决这这个个问问题题，可在工作层和基体之间引入一层或多层中间层。可在工作层和基体之间引入一层或多层中间层。头甩斧侍诽旧魏倚侣核匠隅翼姿绿组珊怕盈腔佳蟹炔硬盲骡宛丛均盖幢版厦门大学材料表面工程

67、第五章厦门大学材料表面工程第五章例如高温涂层可分四层：例如高温涂层可分四层： 第一层是金属层，这些金属可以是第一层是金属层，这些金属可以是Ni-Cr，NiAl，Mo，W，NiCrAlY等；等； 第四层是陶瓷层，这些陶瓷可以是第四层是陶瓷层，这些陶瓷可以是MgZrO3，ZrO2，CaZrO3，Al2O3，ZrO2Y2O3等；等； 第二层是第二层是65的一层材料和的一层材料和35的四层材料的混合；的四层材料的混合；第三层是第三层是35的一层材料和的一层材料和65的四层材料的混合。的四层材料的混合。酸悬唐的巍栏际致茹大纺脊泽陷丛飞趾洽凿拴轰载粟恿砸套瑰谰驹差刃坏厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料

68、表面工程第五章为了某种功能需要也要制造多层复合涂层。为了某种功能需要也要制造多层复合涂层。例如高温固体电解质燃料电池即用了七层，其顺序是：例如高温固体电解质燃料电池即用了七层，其顺序是： Al2O3气密层；气密层； NiO燃料电极层；燃料电极层； 稳定稳定ZrO2层；层； NiAl电流导出膜层；电流导出膜层； Al2O3气密保护层；气密保护层； Cu层；层； LaCoO3空气电极层。空气电极层。鞠弃赡拄渔劝丸粥巨貌邪锑步蹿患摈鹃仓凝油现液啼似萌尺醛也象恿宦荣厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章复合涂层的优化设计应在理论指导下通过大量的试验确定。复合涂层的优化设计应在理论指导下通

69、过大量的试验确定。梯梯度度涂涂层层是是最最新新发发展展起起来来的的复复合合涂涂层层，目目前前梯梯度度间间仅仅是是成成分分含量的不同。含量的不同。喷涂材料的下列特性对涂层的性能影响较大：喷涂材料的下列特性对涂层的性能影响较大： 粒粒子子与与基基体体材材料料的的物物理理相相容容性性(如如表表面面张张力力的的大大小小、热热胀胀系数的匹配等系数的匹配等)及化学相容性及化学相容性(化学键合能力化学键合能力)； 粒子的可变形性粒子的可变形性(刚变刚变)、结晶速度的快慢及相变特点；、结晶速度的快慢及相变特点； 喷涂时粒子与环境介质作用引起的材料表面成分和状态的喷涂时粒子与环境介质作用引起的材料表面成分和状态

70、的变化；其具体的影响规律还有待进一步去认识。变化；其具体的影响规律还有待进一步去认识。 糜闲拖燃锡淀寇颠枕灼盎踌洱柞植懂魔唯磕窿涟砧碳靛幸陆纷统漫借棉街厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章作业：作业：1、等离子喷涂的基本原理是什么？其设备主要构成及功用、等离子喷涂的基本原理是什么？其设备主要构成及功用？ 2、热喷涂工艺的技术特点是什么？简述热喷涂粒子与基体、热喷涂工艺的技术特点是什么？简述热喷涂粒子与基体表面的结合机理。表面的结合机理。 3、用、用ZrO2热喷涂层做热障涂层为什么必须加入适量热喷涂层做热障涂层为什么必须加入适量CaO或或Y2O3?4、热喷涂材料的选择原则是什么？、热喷涂材料的选择原则是什么？5、为了解决涂、为了解决涂(镀镀)层与基体的粘接问题，通常可采取哪些层与基体的粘接问题，通常可采取哪些方法？举出例子加以说明。方法？举出例子加以说明。榔耳措宏庸叔嘿使潍逻遇猩澈渡孙玄硅甘俱肚那孙兄骸恳睬绞男清茵娠肠厦门大学材料表面工程第五章厦门大学材料表面工程第五章