热喷涂技术课件1

热喷涂技术

热喷涂技术是表面工程学的重要组成部分。是一种材料表面强化和表面改性的新技术，它可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热，防辐射，减磨，密封等性能。原则上讲可在任何固体物质上喷涂。可喷涂的材料有金属，合金，塑料，陶瓷，金属陶瓷以及它们的复合物等等。定义：[ISO14919，EN1274]1热喷涂技术概念

热喷涂技术主要用于对部件的修复，预保护及新产品的制造，可使工件获得所需要的尺寸和性能，可广泛地应用于航天，航空，船舶，汽车，机车，石化，纺织，桥梁，机械制造等领域。并且随着先进的热喷方法的出现以及各种喷涂方法的不断完善，这项技术由以往的维修为主发展到当今，已逐渐成为产品制造不可缺少的工艺方法之一，即较广泛地用于新产品的制造。热喷涂应用1)工艺灵活，适应范围广。热喷涂施工对象，可小可大。小的可到10mm内孔(线爆喷涂)，大的可到桥梁，铁塔(火焰线材喷涂、电弧喷涂)。可在实验室、车间内进行真空气氛中喷涂，也可在野外现场作业。可整体喷涂，也可局部喷涂。

2)基体及喷涂材料广泛。基体可是金属、非金属(包括陶瓷、塑料、石膏、水泥、木材、甚至纸张)。喷涂材料可是金属及其合金、塑料、陶瓷等。可以说，几乎是无所不能喷。这样，就有可能通过热喷涂方法制备金属/非金属复合涂层，从而获得用其它方法难以得到的综合性能。

3)除去火焰喷焊外，用热喷涂工艺加工的工件受热较少，工件产生的应力变形很小。

4)生产效率高。热喷涂工艺生产效率，从几公斤（每小时喷涂材料重量）到数10公斤，甚至200公斤，沉积效率很高。

5)应用范围广。（下面专门介绍）热喷涂特点Prinzipleofthermalspraying原理喷涂材料：-粉末-丝材-棒材能量源：-火焰-电弧-等离子加热与加速喷枪基体无特别大影响燃烧产生热量:heatgenerationbycombustionprocesses:火焰喷涂flamespraying

D-枪D-gun

超音速喷涂High-Velocity-Oxygen-Fuelspraying(HVOF)

电能产生热量:Heatgenerationbyelectricalprocesses:电弧喷涂arcspraying

等离子喷涂plasmaspraying

激光喷涂laserspraying

Particletrajectory粒子轨道powderinjection注入粉末plasmaplume等离子束Coating涂层Substrate基体tolow低Optimal最佳tohigh高粒子速度粉\丝火焰喷涂冷喷涂电弧喷涂温度爆炸喷涂热能喷涂材料动能高能量-等离子喷涂程序控制自动控制技术低能量-等离子喷涂新材料：OEM的应用

年总交易额2各种热喷涂方法简介根据ISO14917分类火焰粉末喷涂焰温火度:气体:氧气＋乙炔、丙烷、氢气、天然气材料:粉末(金属,合金,陶瓷)粒子速度:max.50m/s典型粒子尺寸:20µm<d<120µm沉积效率:6kg/h(金属)2kg/h(陶瓷)气体:氧气＋乙炔、丙烷焰温火度:（非加热区）材料：塑料（颗粒）粒子速度:max.50m/s沉积效率:２－４kg/h塑料火焰喷涂塑料火焰喷涂原理火焰丝(棒)材喷涂气体:氧气＋乙炔、丙烷、氢气、天然气火焰温度:材料:丝(棒)材(金属，合金，陶瓷)直经:2-6粒子速度max.200m/s沉积效率：8kg/h(金属材料)气体:氧气＋乙炔、丙烷、氢气、天然气煤油焰温火度:材料:粉末(金属,合金,陶瓷)粒子速度:max.5５0m/s沉积效率:４－８kg/h(金属)2－４kg/h(陶瓷)

超音速火焰喷涂HVOFsystemofthe3rdgeneration第三代超音速喷涂系统coolingwater冷却液coolingwater冷却液powderinjection粉末注入Kerosine煤油Ignition点火Oxygene氧气HVOFcermetcoating–WC-Co(88/12)HVOF金属陶瓷涂层—WC-Co(88/12)爆炸喷涂气体:氧气＋乙炔火焰温度:３１６０材料:粉末(金属,合金,陶瓷)粒子速度:约６００m/s沉积效率:３－６kg/h冷（动力、气）喷涂气流温度：约600°C气流速度：1000m/s沉积效率：3-15kg/h优点：＿＿涂层中氧化物含量底。------非常底的热输入（母材，喷涂材料）。------高的喷涂及沉积效率。------可实现厚涂层和结构。------某些材料可实现不需前处理。电弧温度：约4000℃能量:电能材料:导电材料(丝材)粒子速度：150m/s熔敷效率：约20㎏／h(200㎏／h)

电弧喷涂丝材丝材雾化气体空气流控制粒子流丝材及电源保护罩粒子速度：４５０m/s熔敷效率：４－８㎏／h材料:粉末(金属,合金,陶瓷)等离子温度：20,000k气体：氩、氢、氦、氮气

等离子喷涂等离子喷涂喷枪结构

激光喷涂气体： 二氧化碳、氦、氮、氩、混合气体温度：＞10000℃材料:粉末(金属,合金,陶瓷)粒子速度：1m/s熔敷效率：1-2㎏／h典型热喷涂方法特性3喷涂层的结合机理简介

喷涂层与基材的结合是在以下作用下实现的：（1）微观机械“夹持”作用（2）微观“焊接”作用（3）扩散作用

（1）微观机械“夹持”作用基体的表面从微观上看是凸凹不平的，熔化的颗粒喷射到基体表面后，添满或部分添满表面凹的部分，待冷却后，喷涂材料被机械“夹持”在基体表面。影响这一作用最主要的因素是熔化颗粒所具有的动能

E=1/2mv2

而影响动能的最主要因素是粒子喷射的速度。超音速喷涂正是由于粒子喷射速度的大大提高。极大地提高了粒子所具有的动能，粒子在打到基体表面时，动能转化为机械能量，从而提高了涂层的结合强度。

（2）微观“焊接”作用温度高的熔液打到基材表面一些尖角部分。会造成基材尖角局部的熔化，从而实现微观“焊接”，影响其因素主要是熔滴的温度。比如钼作为打底材料，除了其质量重（动能大）外，其熔点高达2620℃，这样其熔化质粒子温度是造成结合强度好的重要方面。

（3）扩散作用扩散效果D=f（t、T）它是时间和温度的函数。随温度的提高，扩散效果好，故喷焊（喷涂，重熔）是充分提高了温度及扩散时间，故其结合强度比单纯喷涂好得多，可达钎焊程度。4热喷涂工艺过程热喷涂工件:-----表面预处理(制备)-----喷涂-----工件涂层的后加工处理

热喷涂工件的表面制备

为提高涂层和基体间的结合强度,对工件表面进行预处理是一个十分重要的步骤，它往往关系到整个工艺过程的成败。1)表面清洗:待喷涂表面及其相邻近的区域除油、去污、除锈等清洗工作。2)表面预加工:预加工的方法有车削、磨削等.预加工可以1)除去待修工件表面的各种损伤(如疲劳层和腐蚀层等)，原喷涂层、淬火层、渗碳层、渗氮层等，以及修正不均匀的磨损表面，使涂层的厚度均匀化。2)预留涂层厚度。3)以提高涂层与工件的结合强度。3)表面粗化:喷砂处理热喷涂工件后加工

热喷涂涂层的种类、金相组织以及切削加工最大的特点是具有高的硬度与高的耐磨性。其硬度HRC可达50～70。象这类热喷涂涂层可称之为高硬度热喷涂涂层.----切削----磨削切削热喷涂涂层较好的刀具有以下3类：（1)添加碳化钽、碳化铌的超细晶粒硬质合金

(2)陶瓷刀具材料

(3)立方氮化硼(CBN)热喷涂涂层的切削数据“热喷涂层的切削加工规则”DVS2305注意事项1975.11热喷涂涂层的磨削热喷涂涂层的精加工，通常采用磨削方法，因为它可以获得更高的精度与更好的表面粗糙度。5热喷涂材料简介

热喷涂材料的种类：形式:粉末,线材,棒材,带材,柔性丝等成份:金属、非金属、陶瓷、碳化物、自熔合金、复合粉、塑料、非晶体等热喷涂材料相关标准:ISO/DIS142321997热喷涂用粉末

ISO/DIS149191997热喷涂；火焰和电弧喷涂用丝和棒材粉末:线(棒)材:6热喷涂的质量保证

随着科学技术及现代工业的不断快速发展，热喷涂的涂层性能检测及热喷涂的质量控制越来越被人们重视。国际国内相关标准及规程也不断制定和颁布。这些对提高热喷涂技术质量控制水平,从而扩大其应用领域和范围起到积极的作用。质量控制因素：热喷涂设备喷涂材料和辅助材料喷涂工艺的实施—准备、喷涂和后处理人员培训及认证需注意的工艺实施基本条件工件和对比试验件的检验。ISO14922-1热喷涂构件的质量要求第一部分：选择和应用指南ISO14922-2热喷涂构件的质量要求第二部分：全面质量要求ISO14922-3热喷涂构件的质量要求第三部分：标准质量要求ISO14922-4热喷涂构件的质量要求第四部分：基本质量要求质量管理体系要素完整质量要求ISO14922-2一般质量要求ISO14922-3基本质量要求ISO14922-4合同评审●▲○设计/结构评定●▲○分承包商●▲○热喷涂工●●○喷涂监督管理●●○质量检验人员●●○生产设备●●○设备维修●●●生产计划●○­—喷涂工艺评定a)工艺能力b)生产能力●●●○——喷涂工艺规程●●○生产检证（随生产进行）●○—工作指令●○—文件●○—喷涂材料的批量试验●——喷涂材料的储存及保管●●●基材的储存及保管●●○喷涂前和工作中的工艺监督●●○热喷涂后的质量检验●●○不符合项的确认●●○测量仪器的校准●●○标识和可追溯性●●○质量记录●●○注：●完全要求▲较低程度要求（ISO14922-2部分的要求比较）○最低程度要求—不作要求根据ISO14922的质量管理体系要素合同中的热喷涂质量要求无下一步行动ISO9001/ISO9002是否适合达成协议的热喷涂质量要求完整质量要求

ISO14992-2一般质量要求

ISO14992-3基本质量要求

ISO14992-4选择相应的要素使用ISO9002-2对质量体系的热喷涂要求无有是否热喷涂人员培训和认证

热喷涂从业人员素质和水平的好坏是热喷涂质量控制的关键因素。ISO14918中作出热喷涂从业人员的资格考核的相关规定。国外非常重视热喷涂从业人员职业培训,比如:德国等欧洲国家，较早就开展了这方面工作。欧洲焊接联合会热喷涂委员会于1993年就制定了有关热喷涂人员的培训，考试及资格认证方面的规程，规程中将热喷涂从业人员分为三类:

欧洲热喷涂技师/ETSS

欧洲热喷涂教师/ETSP

欧洲热喷涂工/ETS热喷涂人员（TS）的培训（根据EWF规程）入学资格培训/证书权力和职责工程师，技术员，技师欧洲热喷涂技师/ETSS企业生产，质量控制，继续培训加工领域培训经历欧洲热喷涂教师/ETSP自身工作，指导和监督无要求根据工艺要求工作ETS―FETS―AETS―PETS―H欧洲热喷涂工/ETS约20%理论约80%实践约50%理论约50%实践3年实践经80%理论约20%实践3年实践热喷涂企业的认证

热喷涂监督人员的责任和任务在E13214中作出了各项的规定，而热喷涂从业人员的资格考查在国际标准ISO14918中也作出了此项规定。以上这些都为开展热喷涂企业的资格认证奠定了必要的标准基础，而有关企业认证的标准为ISO14922-1至-4。1ISO20631991金属及其它无机物涂层，热喷涂，锌，铝及其合金DINEN220632ISO/DIS142311997热喷涂---设备的验收条件DINEN13953ISO/DIS142321997热喷涂---粉抹---成分---供货技术条件DINEN12744ISO149161999热喷涂；附着强度的确定DINEN5825ISO149171996热喷涂；概念，分类DINEN6576ISO14