第三章第三章 热喷涂技术热喷涂技术 热热喷喷涂涂是是采采用用不不同同的的热热源源，，将将喷喷涂涂材材料料加加热热至至熔熔融融或或半半熔熔融融状状态态，，用用高高压压气气流流将将其其雾雾化化，，并并以以一一定定的的速速度度喷喷射射到到经经过过预预处处理理的的工工件件表表面面，，从从而而形形成成附附着着牢牢固固的的表表面面层层的的加加工工方法 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 工工件件材材料料：：金金属属、、合合金金、、陶陶瓷瓷、、水水泥泥、、塑塑料料、、石石膏膏、、木木材材、、玻玻璃璃等等几几乎乎所所有有固固体体材材料 喷涂层的性能：耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化、润滑等喷涂层的性能：耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化、润滑等喷涂层的厚度：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、热喷涂原理一、热喷涂原理1.涂层形成过程及形成原理涂层形成过程及形成原理热喷涂过程：熔化热喷涂过程：熔化------雾化雾化------喷射喷射------沉积沉积 一、热喷涂原理一、热喷涂原理2.涂层结构涂层结构涂层的金相组织：层状结构，内有孔洞涂层的金相组织：层状结构，内有孔洞 一、热喷涂原理一、热喷涂原理涂层性能：各向异性重熔处理涂层性能：各向异性重熔处理 一、热喷涂原理一、热喷涂原理3.涂层结合机理涂层结合机理涂层与基体的结合：结合力；涂层与基体的结合：结合力；涂层内部的结合：内聚力涂层内部的结合：内聚力涂层与基体的结合：涂层与基体的结合：1））机械结合机械结合2））冶金冶金-化学结合：化学结合：3））物理结合：物理结合： 涂层内部的结合：主要以机械结合为主涂层内部的结合：主要以机械结合为主 一、热喷涂原理一、热喷涂原理4.4.涂层残余应力涂层残余应力涂涂层层的的外外层层受受拉拉应应力力；；基基体体有有时时也也包包括括涂涂层层的的内内层层则则产产生生压压应应力力这这种种应应力力随随涂涂层层厚厚度的加大而增加，最终导致涂层断裂或从基体上剥离。
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：降低残余应力的方法：（（1 1）基体预热；）基体预热；（（2 2）基体表面预处理：吹砂、开沟槽、车螺纹基体表面预处理：吹砂、开沟槽、车螺纹 一、热喷涂原理一、热喷涂原理4.4.涂层残余应力涂层残余应力 二、热喷涂的种类和特点二、热喷涂的种类和特点1.1.热喷涂种类热喷涂种类 根据涂层加热和结合方式分：喷涂和喷熔根据涂层加热和结合方式分：喷涂和喷熔 根根据据加加热热喷喷涂涂材材料料的的热热源源种种类类分分：：火火焰焰、、电电弧弧、、高高频频、、等等离离子子弧弧（（超超音音速速））、、爆爆炸炸、、激光（喷涂、重熔）、电子束激光（喷涂、重熔）、电子束 二、热喷涂的种类和特点二、热喷涂的种类和特点2.热喷涂特点热喷涂特点（（1 1）） 适用范围广喷涂材料、工件材料适用范围广喷涂材料、工件材料2 2）） 工艺灵活工艺灵活3 3）） 喷涂厚度可调几微米至几毫米喷涂厚度可调几微米至几毫米4 4）） 工件受热影响小基体变形小、组织、性能变化小工件受热影响小基体变形小、组织、性能变化小5 5）） 生产率高。
生产率高 缺点：粉尘、烟雾大、噪声大缺点：粉尘、烟雾大、噪声大 三、热喷涂工序三、热喷涂工序1.表面预处理表面预处理（（1 1）基体表面的清洗、脱脂：碱性溶液或丙酮、汽油基体表面的清洗、脱脂：碱性溶液或丙酮、汽油2 2））基体表面氧化膜处理基体表面氧化膜处理（（3 3））基基体体表表面面粗粗化化处处理理：：提提高高涂涂层层与与基基体体结结合合强强度度（（喷喷砂砂、、机机械械加加工工如如开开槽槽、、车车螺螺纹纹、、滚花等）滚花等）（（4 4）基体表面预热处理：）基体表面预热处理：提高涂层与基体结合强度提高涂层与基体结合强度（（5 5））非喷涂表面的保护非喷涂表面的保护 三、热喷涂工序三、热喷涂工序2.喷涂喷涂（（1 1））喷涂喷涂打底层：打底层：Mo、、Ni-Cr、、Ni-Cr-Al等厚度50-100微米2 2））喷涂喷涂工作层3.激光重熔激光重熔 四、热喷涂材料四、热喷涂材料（一）热喷涂线材：（一）热喷涂线材：(1)(1)锌及锌合金线材，主要用于大气及水中的防腐蚀涂层锌及锌合金线材，主要用于大气及水中的防腐蚀涂层2)(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800C800C）。
3)(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、热喷涂材料四、热喷涂材料（一）热喷涂线材：（一）热喷涂线材：(4)(4)镍及镍合金主要用于耐蚀、耐磨、耐高温涂层镍及镍合金主要用于耐蚀、耐磨、耐高温涂层 (5) (5) 不锈钢丝主要用于防腐不锈钢丝主要用于防腐 四、热喷涂材料四、热喷涂材料（二）热喷涂粉末：金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末（二）热喷涂粉末：金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末 四、热喷涂材料四、热喷涂材料（三）塑料（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），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、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备1.氧氧-乙炔焰喷涂乙炔焰喷涂气体火焰线材喷涂：气体火焰线材喷涂： 五、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备1.氧氧-乙炔焰喷涂乙炔焰喷涂气体火焰线材喷涂装置图：气体火焰线材喷涂装置图： 五、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备1.氧氧-乙炔焰喷涂乙炔焰喷涂气体火焰粉末喷涂：气体火焰粉末喷涂： 五、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备1.氧氧-乙炔焰喷涂乙炔焰喷涂气体火焰粉末喷涂装置图气体火焰粉末喷涂装置图 五、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备2.电弧线材喷涂电弧线材喷涂 五、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子喷涂装置等等离离子子喷喷涂涂的的工工作作气气体体：：最最常常用用的的有有氮氮气气、、氩气，此外，也可用氢气、氦气氩气，此外，也可用氢气、氦气 喷喷枪枪构构造造：：阴阴极极、、喷喷嘴嘴(阳阳极极)、、进进气气道道与与气气室室、、送送粉粉道道、、水水冷冷密密封封与与绝绝缘缘，，以以及及枪枪体体组组成 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、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子喷涂装置等离子弧是压缩电弧，按接电的方法不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：同，等离子弧有三种形式：①①非转移弧；正极接在喷嘴上，工件不非转移弧；正极接在喷嘴上，工件不带电；带电；②②转移弧：喷嘴不接电源，工件接正极；转移弧：喷嘴不接电源，工件接正极； ③③联合弧：喷嘴、工件均接正极联合弧：喷嘴、工件均接正极 五、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子喷涂装置等离子弧和自由电弧相比较，其弧柱等离子弧和自由电弧相比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高、能量集中、弧稳定性此具有温度高、能量集中、弧稳定性好等特点好等特点 五、热喷涂装置和设备五、热喷涂装置和设备3.等离子喷涂装置等离子喷涂装置等离子喷涂设备示意图等离子喷涂设备示意图 六、热喷涂工艺六、热喷涂工艺4.爆炸喷涂爆炸喷涂 。