熔射(热喷涂工艺)

1、第五章热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies4第五章热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术主要内容1热喷涂的定义与特点2热喷涂的基本原理3热喷涂工艺4热喷涂材料的工艺性能及分类5热喷涂层的后处理1 热喷涂的定义与特点g二甕壘孑二燮橐瓷垣屋谿尋M帽卩士环'豔：lD 纯村火焰唆:涂停理示意®定义采用一定的热源，将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态， 通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到工件表面，形成 喷涂沉积层的一种表面覆盖方法。1 热喷涂的定义与特点特点（1）适用范围广。（2）工

2、艺灵活，设备结构简单，有利于现场作业。涂层厚度可调范围广。（4）基体材料性能不受影响。（5）喷涂面积小时经济性差。JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术2.热喷涂的形成过程2.1热喷涂的沉积过程和原理JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术血刁血刁%"""喷涂材料热源喷涂粒子束喷涂层 基体加热熔化雾化飞行喷涂JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷

3、涂技术2.热喷涂的形成过程2.1热喷涂的沉积过程和原理热喷涂层的形成过程：JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术喷涂材料被熔化的喷熔融或软化加热，达到涂材料被的微细颗粒熔花或半熔雾化；向前喷射的化状态；飞行阶段；粒子在基材表 面发生碰撞、 变形、凝固和 堆积。冲击碰撞变形凝固一收缩JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术粒子流的

4、特点(1)粒子的飞行速度喷涂过程中粒子的飞行速度与喷涂方法、喷涂材料的密度和形状、 粒子的尺寸、粒子的飞行距离等因素有关。黄铜、钳及锌的线材气体火焰喷涂时，在粒子的飞行 距离为100mm处，三种粒子的平均飞行速度分别为120,65, 140m/so爆炸喷涂时粒子的飞行速度更大，可高达1000m/§o飞行速度的大小影响粒子与基体表面碰撞时转换能量 的大小、粒子的变形程度以及结合强度。粒子流的特点（2）粒子的温度线状喷涂材料被加热到熔化或熔融状态，若不考虑粒子与基体碰撞 时动能转换为热能所引起的粒子自身温度的升高，那么粒 子到达基体时的温度为其熔点。粉末喷涂材料粉末的热物理性能和粉末粒度

5、所决定的粉末尺寸影响 着加热和飞行中粒子内部的温度高低。三l-iI三l-i为了获得高结合强度和高质量的涂层，粉末内部离表 面90%的深度处应处于熔融状态。粒子流的特点JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术(3)喷涂粒子的最小尺寸在一定的喷涂条件下,喷涂粒子的尺寸存在着最小的临界尺寸。粒

6、子质量越小,则其轨迹偏离初始 流速直线方向就越 多。小颗粒被气流卷走JCT联昌涂层United Coatings Technologies2.1热喷涂的沉积原理涂层组织结构涂层是由无数变形粒子 相互交错呈波浪式堆叠在 一起的层状组织结构，颗 粒之间存在孔隙或空洞， 孔隙率一般在4%20%之间。第五章 热喷涂技术1 一氧化物夹杂2空隙或空间3颗粒间的粘接4一颗粒5基体粗糙度喷涂层结构示竟圈JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术超音速喷涂NiCrFeTaMoTi合金涂层的表面形貌JCT联昌涂层United Coatings Technologies

7、第五章 热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章 热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术2. 热喷涂的形成过程2. 2飞行中熔融粒子的表面反应*粉末火焰喷涂和等离子弧喷涂时，粒子虽在设定气 氛中飞行，但该气氛中不可避免地卷入空气。*电弧喷涂时，因采用压缩空气输送粒子，使粒子在 飞行中不断与。2和比发生反应。*喷涂不同材质的金属或合金时，虽然抗氧化性有差 异但在熔融粒子表面都发生了氧化反应和其他反应产物, 并使其随粒子一起夹杂在涂层中。2.热喷涂的形成过程2. 3涂层成分与结构一般情况下，涂层

8、成分中的合金元素含量与 原喷涂材料是有所差异的，其原因在于： 粒子在高温下蒸发 粒子在高温下烧损粒子在高温下表面发生反应JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术热喷涂的结合方式可分为：机械结合和冶金化学结合1机械结合熔化或接近熔化的粒子在喷涂时撞击到基体 表面产生变形、镶嵌、咬合和填塞，最后冷凝收缩，形成 机械的结合，这是涂层结合的主要形态。2.冶金-化学结合涂层结合的次要形态，当涂层与基体表 面出现扩散和合金化时的一种结合类型，但其结合力比机 械结合大的多，由三部分组成：范德华力化学键力微扩散力3. 热喷涂工艺-工艺流程：工件的表面准备（表面净化

9、、宏观粗化、喷砂）f预热一喷打底层一喷工作层一喷涂后处理。4. 热喷涂材料的工艺性能及分类4.1工艺性能 热稳定性； 涂层的热膨胀系数应尽可能与基体材料一致; 粉末材料应具有良好的流动性；良好的湿润性。JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术4.热喷涂材料的工艺性能及分类4. 2热喷涂材料分类热喷涂材料按形态可分为：粉末：等离子喷涂、爆炸喷涂和气体火焰喷涂。线材及棒材：主要用于气体火焰喷涂，电弧喷涂和线爆喷 涂。热喷涂材料按材质可分为：金属及其合金陶瓷、金属间化合物、塑料、玻璃和陶瓷等。热喷涂材料按用途分类目的喷涂材料耐蚀非金属材料陶瓷，塑料金属材

10、料锌，铝，Zn-A1,不锈钢，Ni及合金，Cu及Cu合 金,钛，镁，Sn,Pb,Cd耐热非金属材料陶瓷，金属基陶瓷金属材料耐热钢（含不锈钢系列），耐热合金（含Ni-Cr）, 自熔性合金，MCrAlY系列合金耐磨损非金属材料陶瓷金属材料碳钢、低合金钢、不锈钢（主要是马氏体钢）， 硬金属JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术气体燃烧热源1热喷涂方法的种类r线材火焰喷涂 棒材火焰喷涂 粉末火焰喷涂 超音速火焰喷涂L粉末火焰喷焊r电弧喷涂r气体放电热源电热热源爆炸热源激光热源等离子喷涂J等离子喷焊电容放电喷焊感应加热喷涂大气等离子喷涂 真空等离子喷涂 保

11、护气氛等离子喷涂 水稳等离子喷涂 超音速等离子喷涂燃气重复爆炸喷涂 线材电爆喷涂激光喷涂 激光喷焊JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术5. 热喷涂层的后处理常用的后处理方法:封孔处理：采用封孔剂，提高耐蚀性 重熔处理：加热到液一一固相线附近 强化处理：喷丸、滚压的机械方法 扩散处理：表面薄铝层通过高温扩散的方式,形成表层冶金结合。JCT联昌涂层United Coatings Technologies章涂技术封孔处理由于热喷涂涂层是多孔隙的，孔隙率可从小于1 %到大于15%,可以储存油，在使用上具有一定的使用价值。但是对求具有防腐蚀性能的涂层表面

12、来说，孔隙是极为有害的，持别是那些互相连接并且从表面延伸到基体的孔隙，会使腐 蚀介质透过这些孔隙腐蚀基体材料。封孔的作用A、防止或阻止腐蚀介质浸入到基材表面;B、延长锌、铝及合金涂层的防护寿命；C、用于密封的涂层防止液体和压力泄漏;D、防止污染或研磨屑碎片进入涂层；E、保持陶瓷涂层的绝缘性能。重熔处理是自熔性合彳性合金喷涂所形成的涂层彳乃有许多孔隙，重熔处理过程就含有硼和（或）硅元素的助熔剂，当加 热到熔点时，合金本身就具有脱氧、造渣、 除气和良好的润滑性等性能的合金粉末。白处理方法。自熔是涂层重新熔化并致密涂层的过程，从而消除了大多数孔 隙。这个过程的完成是通过沉积颗粒的湿润和凝聚，以及 基

13、体表面的氧化物的形成来完成的。ma喷焊一对经预热的自溶性合金粉末涂层再加热至10001300°C,使颗 粒熔化，造渣上浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中， 使颗粒间和基体表面达到良好结合。最终沉积物是致密的金属结晶组织 并与基体形成约6050-lmm的冶金结合层，其结合强度约400MPa, 抗冲击性能较好、耐磨、耐腐蚀，外观呈镜面。5 热喷涂层的后处理-强化处理某些金属喷涂层可以采取喷丸和滚压的方法进行机 械处理，以封闭与表面连贯的气孔，提高表面平滑度， 及消除涂层残余应力，改善涂层性能。活性金属涂层 可以采用喷丸硬化和滚压来改善抗气蚀性能。第五章热喷涂技术JCT联昌涂层

14、United Coatings Technologies第五章热喷涂技术5.热喷涂层的后处理扩散处理扩散处理是表面合金化热处理。在一定的热处理工 艺条件下，涂层金属向基材扩散，在界面上形成表面合 金化的扩散层组织，提高了涂层的结合强度，同时通过 热处理提高了涂层的完整性，改善了涂层的致密性、延 展性、耐腐蚀性、抗氧化性以及涂层的强度。JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术热喷涂的应用1.增强表面硬度，提高使用寿命，降低维修成本JCT联昌涂层United Coat

15、ings Technologies第五章热喷涂技术应用实例:在航天航空领域，热 喷涂涂层可以抵御空气的冲击、 侵蚀对发动机叶片带来的不利影 响。利用在压气机叶片上喷涂碳 化鹄涂层后，克服了钛合金不耐 磨的缺点，使钛合金叶片的寿命 延长到上万小时。压缩机密封环 也通常采用了热喷涂处理。JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术热喷涂的应用2. 热喷涂是恢复尺寸的一种经济有效的方应用实例:复印机的墨粉滚筒在长期反 复实用下被磨薄，导致复印效果变黑或出现黑线。通常的维修方法是换整个滚筒，原部件则被遗弃。采用热喷涂工艺 在原滚筒上喷一层合金，不但恢复了原 滚

16、筒的直径，还使修复后的滚筒更耐磨, 使用寿命更长，而维修成本只相当于换 新部件的五分之一。热喷涂的应用3.抗腐蚀应用实例:O南京长江大桥下层铁路的“上芜湖长江大桥的栓接面的电弧喷涂A1涂 煤矿井筒热喷涂复合涂层，大幅提高寿命、 江苏省三河闸水库的水闸门的喷锌防腐处踏 大港电厂和西柏坡电厂电弧喷涂低碳马氏体 高温封孔剂对锅炉水冷壁进行高温防腐鑒。曲亠省JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术热喷涂的应用4.抗高温氧化应用实例:喷气式发动机燃烧室内涡轮叶片喷上特殊的涂层MCrAlY,以抵抗运行过程中的高温氧化。JCT联昌涂层United Coatings Technologies第五章热喷涂技术热喷涂