《技能培训材料表面工程学热喷涂技术.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《技能培训材料表面工程学热喷涂技术.ppt(25页珍藏版)》请在启牛文库网上搜索。
1、第第三三章章热喷涂热喷涂技术技术 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着牢固的表面层的加工方法。附着牢固的表面层的加工方法。 热热喷喷涂涂用用的的热热源源:气气体体或或液液体体燃燃料料、电电弧弧、等等离子弧、激光等。离子弧、激光等。热热喷喷涂涂材材料料:金金属属、合合金金、金金属属陶陶瓷瓷、氧氧化化物物、碳化物、塑料或复合材料。碳化物、塑料或复合材料。工工件件材材料料:金金属属、合合
2、金金、陶陶瓷瓷、水水泥泥、塑塑料料、石膏、木材、玻璃等几乎所有固体材料。石膏、木材、玻璃等几乎所有固体材料。喷喷涂涂层层的的性性能能:耐耐磨磨、耐耐蚀蚀、耐耐热热、抗抗氧氧化化、润润滑等。滑等。喷涂层的厚度:喷涂层的厚度:0.5-5mm。应应用用:宇宇航航、国国防防、机机械械、冶冶金金、石石油油、化化工工、机车车辆、电力等部门。机车车辆、电力等部门。如如果果将将喷喷涂涂层层再再加加热热重重熔熔,产产生生冶冶金金结结合合,称称为为喷熔。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、
3、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。涂层性能:各向异性。重熔处理重熔处理一、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:涂层内部的结合:主要以机械结合为主。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
4、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度的的加加大大而而增加,最终导致涂层断裂或从基体上剥离。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:根据涂层加热和结合方式分:喷涂和喷熔。喷涂和喷熔。
5、 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、激激光光(喷喷涂涂、重熔)、电子束。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)工工件件受受热热影影响响小小。基基体体变变形形小小、组组织织、性性能变化小。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
6、、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)基基体体表表面面的的清清洗洗、脱脱脂脂:碱碱性性溶溶液液或或丙丙酮酮、汽油。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(喷砂、机械加工如开槽、车螺纹、滚花等)度(喷砂、机械加工如开槽、车螺纹、滚花等)(4 4)基基体体表表面面预预热热处处理理:提提高高涂涂层层与与基基体体结结合合强强度度(5 5)非非喷涂表面的保护喷涂表面的保护2.喷涂喷涂四、热喷涂材料四、热喷涂材料(一)(一)热喷涂线材:热喷涂线材:(1)(1)锌及锌合金线
7、材,主要用于大气及水中的防腐锌及锌合金线材,主要用于大气及水中的防腐蚀涂层。蚀涂层。(2)(2)铝及铝合金线材,主要用于耐腐蚀或钢的抗高铝及铝合金线材,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,也可做装饰涂层可做装饰涂层. .四、热喷涂材料四、热喷涂材料(一)(一)热喷涂线材:热
8、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)(二)热喷涂粉末:热喷涂粉末:金属粉末、合金粉末、陶瓷金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末粉末、复合粉末四、热喷涂材料四、热喷涂材料(三)(三)塑料塑料 塑料涂层材料目前应用最广的是热塑性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),如聚乙烯(聚酰(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,受热胺)及聚四氟乙烯和热固性塑料(树脂
9、组成,受热产生化学变化,固化成型),如环氧树脂,酚醛树产生化学变化,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。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
10、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、氩氩气气,此外,也可用氢气、氦气。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,以及枪体组成。以及枪体组成。阴极是电子发射源,选用熔点高和电子发射能力强阴极是电子发射源,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,通过其的材料制成,一般采
11、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。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,等离子弧是压缩电弧,按接电的方法不同,按接电的方法不同,等等离子弧有三种形式:离子弧有三种形式:非转移弧;正极接在非转移弧;正极接在喷嘴上,工件不带电;喷嘴上,工件不带电;转移弧:喷嘴不接电转移弧:喷嘴不接电源,工件接正极;源,工件接正极;联合弧:喷嘴、工件联合弧:喷嘴、工件均接正极。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等离子弧和自由电弧相比较,其弧柱细,相比较,其弧柱细,电流密度大,气体电电流密度大,气体电离度高,因此具有温离度高,因此具有温度高、能量集中、弧度高、能量集中、弧稳定性好等特点。稳定性好等特点。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