最新热喷涂课件PPT.ppt

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1、热喷涂5.1概述热喷涂技术以其方法的多样性、涂层种类的广泛性和良好的经济性在机械制造和设备维修中有广阔的应用前景。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。热喷涂热喷涂的发展种类与特点1）定义：热喷涂是利用一种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高速喷射到零件表面，以形成喷涂层的表面加工技术。2）特点：喷涂层与基体之间，以及喷涂层中颗粒之间主要是通过镶嵌，咬合、填塞这种机械形式连接，其次是微区冶金结合以及化学键结合。在自熔性合金粉末，

2、尤其是放热性自粘结复合粉末问世以后，出现了喷涂层与基体之间以及喷涂层颗粒之间的微区冶金结合的组织，使结合强度明显提高。喷涂材料需要热源加热和喷涂层与零件基材之间主要是机械结合，这是热喷涂技术最基本的特征。热喷涂的分类，应以热源形式为主，在此基础上必要时可再冠以喷涂材料的形态（粉材、丝材、棒材）、材料的性质（金属、非金属）、能量级别（高能、高速）、喷涂环境（大气、真空、负压）等。热喷涂可简明分为四大类，火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和特种喷涂。热喷涂的主要应用特性与其他表面工程技术相比，热喷涂在实用性方面有以下方面的特点：（1）热喷涂的种类：热喷涂细分

3、有十几种，根据工件的要求在应用时有较大的选择余地。（2）涂层的功能多：适用于热喷涂的材料有金属及其合金、陶瓷、塑料及它们的复合材料。（3）使用热喷涂的零件范围宽。（4）设备简单、生产率高。（5）操作环境较差，需加以防护。热喷涂的一般原理喷涂材料在热源中被加热的过程和颗粒与基体表面结合的过程是热喷涂制备涂层的关键环节。尽管热喷涂的具体方法很多，且各具特点，但无论哪种方法，其喷涂过程、涂层形成原理和涂层结构基本相同。从喷涂材料进入热源到形成涂层，喷涂过程一般经历四个阶段：（1）喷涂材料的加热、熔化：对于线材，当端部进入热源高温区域时，全部被加热熔化；对于

4、粉末，进入热源高温区域，在行进的过程中被加热熔化或软化。（2）熔化的喷涂材料被雾化：现材端部熔化形成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并成微小熔滴向前喷射，粉末一般不存在熔粒破碎和雾化的过程，而是被气流成热源射流推着向前喷射。（3）熔融或软化的微细颗粒的喷射飞行：在飞行过程中，颗粒首先被加速形成粒子流，随着飞行距离增加，粒子运动速度逐渐减小。（4）粒子在基材表面发生碰撞、变形、凝固和堆集：当具有一定温度和速度的微细颗粒与基材表面接触时，颗粒与基体表面产生强烈的碰撞，颗粒的动能转化为热能并部分传递给基材，同时微细颗粒沿凹凸不平表面产生变

5、形，变形的颗粒迅速冷凝并产生收缩，扁平状黏结在基材表面。喷涂的粒子束仍需不断地运动并冲击表面，产生碰撞-变形-冷凝收缩的过程，变形的颗粒与基材表面之间，以及颗粒与颗粒之间互相黏结在一起，从而形成涂层。涂层形成过程示意图如下：冲击碰撞变形凝固-收缩图1涂层形成过程示意图热喷涂原理示意图涂层形成示意图涂层的结构涂层结构示意图涂层的形成过程表明，涂层是由无数变形粒子互相交错呈波浪式堆叠在一起而形成的层状组织结构。在喷涂过程中由于熔融的颗粒在熔化、软化、加速及飞行及基材表面接触过程中与周围截至发生了化学反应，使得喷涂材料经喷涂后会出现氧化物，而且，由于颗粒的

6、陆续堆叠和部分颗粒的反弹散失，在颗粒之间不可避免地存在一部分孔隙式空洞。因此，喷涂层是由变形颗粒，气孔和氧化物所组成。涂层的结合1）机械结合。撞成扁平状并随基材表面起伏的颗粒，由于凹凸不平的表面互相嵌合（即紧缩效应），形成机械的键而结合。2）冶金-化学结合，这是当涂层和基材表面出现扩散和微区合金化时的一种结合类型。包括在结合面上生成金属间化合物或固溶体。3）物理结合。颗粒对基材表面的结合，是由范德华力或价键形成的结合。几种常用的热喷涂技术及常用表面工程技术的比较见表1等离子喷涂法火焰喷涂电弧喷涂法爆炸喷涂法熔粒速度/(m/s)400150200150

7、0温度值12000300050004000典型涂层孔隙率（％）1～1010～1510～151～2典型结合强度/MPa30～705～1010～2080～100优点孔隙率低，结合性好，多用途，基材温度低，污染低设备简单，工艺灵活成本低，效率高，污染低，基材温度低孔隙率非常低，结合性好，基材温度低缺点成本较高孔隙率高，结合性差，对工件要预热只应用于导电喷涂材料，通常孔隙率较高成本高，效率低5.3待喷涂表面的制备热喷涂的基本工艺流程图如图2所示工件表面制备表面净化表面预加工表面粗化预热喷涂底层喷涂工作层喷后处理机械加工封空图2热喷涂的基本工艺流程图1）表面净

8、化喷涂前，首先须将待喷涂表面净化，彻底清除附着在表面的油污、油漆、氧化物等，显露出新鲜的金属表面。2）表面预