热喷涂技术及其在机械维修中的应用

的热 喷涂工 艺与材 料如 表 １所示．
表 １ 零 部件 热 喷 涂 工 艺 与 材 料
热喷 涂主要 有粉 末火焰 喷 涂 、 丝材 火 焰喷涂 、 陶
瓷棒 材 火 焰 喷 涂 、 速 火 焰 喷 涂 （ 高 ＨＶＯＦ 、 弧 喷 ）电
（Ｐ Ｓ 、 Ｌ Ｐ ） 水稳 等 离子 喷 涂 等． 喷涂 设 备 主要 由喷 热 枪、 热源 、 涂层材 料供 给装 置 以及 控制 系统和冷 却系
第 ２ 期
高 为 国等 ： 喷涂技术 及其 在 机械 维修 中的应 用 热
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层 的孔 隙到达基 材 引 起基 材 的腐 蚀 ， 须 对涂 层 进 必
１ 热 喷 涂 工 艺 过 程
热喷 工 艺过 程 通 常包 括 ： 工件 表 面 预 处 理一 工
行 封孔 处 理． 作 封 孔剂 的材 料 很 多 ， 用 主要 有 石 腊 、
和渗 人其 中的油脂 。 化 处 理 的 方 法 主 要 有 溶剂 清 净
洗 法 、 汽清洗 法 、 洗 法及加 热脱 脂 法等 ． 蒸 碱 粗 化 处 理 的 目的 是 增 加 涂 层 与基 材 间 的接 触
面 ， 大涂 层与基 材 的机 械咬合 力 ， 增 使净 化 处理 过 的 表 面更 加 活化 ， 以提 高涂层 与基 材 的结 合强 度． 同时
热 膨胀 差 异形成 的应 力 而 导致 涂 层 开 裂 ． 预热 温 度
取 决 于工 件 的材 质 、 状 和尺 寸 ， 形 以及基 材 和涂层 材 料 的 热膨胀 系数 等 因 素 ， 般 情况 下 预热 温度 控 制 一
在 ６ ～ １ ０℃ 之 间 ． ０ ２ （） 涂 ３喷
② 热 喷涂过 程 中 ， 基体 表面 受热程 度较 小 ， 于 易 控 制 ， 以在 金 属 、 瓷 、 可 陶 玻璃 、 张 、 料 等各 种 材 纸 塑 料 上进 行喷 涂 ， 且 对 基 材 的组 织 和性 能几 乎 没 有 并
统组 成．
涂 、 气 等 离 子 喷 涂 （ Ｓ 、 压 等 离 子 喷 涂 大 ＡＰ ） 低
收稿 日期 ：０ ０ ２ １ ２ １ —１ — ５
基金项 目： 湖南省大学生研究性学 习和创新性实验计划项 目（ 湘教通［ ｏ ９ ａｏ号） ２ｏ］２
作 者 简 介 ： 为 国 （９ ２ ） 男 ， 授 ， 究 方 向 ： 属 材 料 的 强 韧化 ． 高 １６一 ， 教 研 金
火 焰重 熔 、 应 重 熔 、 光 重 熔 等 ） 感 激 ，使 多 孑 且 与 基 Ｌ
为 了使涂 层 与 基体 材 料 很 好地 结 合 ， 材 表 面 基
必 须经 过净 化和 粗化． 净化 和粗 化 表面 的方 法很 多 ， 具 体 的方法选 择要 根据 涂层 的设 计要 求 以及 基材 的 材 质 、 状 、 薄 、 面 原始 状 况 以及 施 工 条 件 等 因 形 厚 表
以各 种 功能 的表 面 ， 如耐 磨 、 蚀 、 高温 、 氧 化 、 耐 耐 抗 绝缘、 隔热 、 生物 相容 、 红外 吸收 等．
预 热 的 目的是 为 了 消 除 工件 表 面 的水 分 和湿 气， 提高 喷涂 粒子与 工件 接触 时 的界 面温 度 ， 以提 高
涂层 与基 体 的结合 强 度 ， 少 因基 材 与 涂 层材 料 因 减
基 材表 面粗 化还 可 以 改变 涂 层 中 的残 余 应 力 分 布 ，
还 可 以对提 高涂层 的结 合 强 度． 化 处 理 的方 法 有 粗 喷砂、 机械加 工法 （ 车螺纹 、 花 ） 电拉 毛 等． 中 如 滚 、 其
喷砂 处理 是最 常用 的粗 化 处 理 方法 ， 用 的喷 砂介 常 质有 氧 化铝 、 碳化硅 和 冷硬铸 铁 等．
第２ ｌ卷 第 ２期
２１ ０ １年 ６月
湖 南 工 程
学 院 学 报
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ２ １ ２． ．
Ｊｎ ０ １ ｕ ｅ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｎ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｒ ａ ｆＨｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｇｎ ｅ ｉｇ ｔ
热 喷 涂 技 术 及 其 在 机 械 维 修 中 的 应 用
涂表 面处 理．
焰 喷涂 ； 若为 户外进 行 的大 面积 防腐 工程 涂层 ， 应选
用 电弧 喷涂或 丝材火 焰 喷涂． 预处 理好 的工 件要 在尽 可能 短 的时 间 内进 行 喷
涂， 喷涂参 数应 根据 涂层 材料 、 喷枪 性 能和 工件 的具
体 情 况而 定 ，优 化 的 喷 涂 条 件 可 以 提 高 喷 涂 效 率 ，
素 而定．
体仅 以机械结 合 的涂层 变为 与基体 呈冶 金结合 的致
密涂 层 ．
有尺 寸精 度要 求 的 ， 要对涂 层进 行机 械加 工． 由
净 化处 理 的 目的是 除 去 工件 表 面 的污垢 ， 氧 如 化皮 、 油渍 、 漆及其 他 污物 ，关键 是 除 去工 件 表 面 油
（ ） 热 ２预
２ 热 喷 涂 技 术特 点
从 热 喷涂 技 术 的原 理 及工 艺 过程 分 析 ， 喷 涂 热 技术 具有 以下 一些 特点 ：
① 由于 热 源 的温 度 范 围很 宽 ， 喷涂 的涂层 材 可 料几 乎包 括所 有 固态 的工 程材 料 ， 金 属 、 金 、 如 合 陶 瓷 、 属 陶瓷 、 金 塑料 及其 复合 物 等 ， 因而 能 赋予 基 体
３ 热 喷 涂 涂 层 的 结 合 方 式
热 喷涂 涂层 的结合 包括 涂层 与基体 的结合 和涂 层 内部 的结 合两个 方 面． 层 与 基 体表 面 的 粘结 力 涂 称 为结合 力 ， 涂层 内部 的粘结 力称 为 内聚力． 层颗 涂
并 获 得致 密度高 、 合强度 高 的高质 量 涂层 ． 结
于 喷涂涂 层具 有 与一般 的金属及 陶瓷材 料不 同 的特 点 ， 涂层 有微 孔 ， 利 于 散热 ； 层 本 身 的 强度 较 如 不 涂 低 ， 能承 受 很 大 的 切 削 力 ； 层 中 有 很 多 硬 的 质 不 涂 点 ， 刀具 的磨 损很快 等 ， 对 因而形 成 了喷涂 涂层 不 同 于一般 材料 的难 于 加工 的 特点 ， 以必 须选 用 合 理 所 的加工 方法 和相 应 的工艺 参数才 能保 证喷 涂层机 械 加 工 的顺 利 进行 ， 以保 证达 到所要 求 的尺 寸精度．
高为 国 ，赵 哲 ，杨 武 清 汪群 淇 ， ，许 墁 嫂
（． 南工程学院 机械工程学院 ， １湖 湘潭 ４ Ｉ０ ；２ 湖 南 工 程 学 院 材 料 成 型及 控 制 工 程 ０ ０ 班 ， 潭 ４ １０ ） １１１ ． ７１ 湘 １ １ １
摘
要 ：介 绍 了热喷 涂技 术 的相 关概 念 、 艺过程 、 工 喷涂 方法 、 术特 点 、 层与 基体 的结合 以及 在机 械 技 涂
修 复 中的典 型应 用． 实践结 果表 明 ： 涂层 成 分、 喷涂 方 法 、 涂参 数等 对 涂层 性 能 有 直接 影响 ， 喷 在机 械 零
件 与机械 设备 的 维修 方面应 用广 泛．
关键词 ：热 喷涂 ； 能 ； 性 涂层 ； 复 修 中图分 类号 ：ＴＧ１ ４ ４ ７ ． 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ７ —１ ９ （ ０ １ Ｏ 一Ｏ ２ 一Ｏ ６ １ １ Ｘ ２ １）２ ｏ４ ４
了飞速发 展 ， 热喷涂 技 术 就 是 这种 表 面 防护 和 强化
０ 引 言
大部 分金 属材料 会 与周 围介 质 发生化 学 反应和 电化 学反应 而遭 受 腐蚀 ， 属表 面 受 到 各 种机 械 作 金 用会 引起 的金属 构 件 的磨 损 ， 大量 的金 属 构件 因腐
蚀 和磨 损 而失效 ， 造成 极大 的浪 费和损 失 ． 据一些 工
（） ４ 涂层 后处 理
用 于 防腐 蚀 的涂层 ， 了 防止 腐 蚀介 质 透 过 涂 为
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湖南工 程学 院学报
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粒 与基 体 之间 以及 涂层 颗 粒 之 间 的结 合 机 理 ， 目前
尚无 定论 ， 通常认 为有 以下 几种结 合 方式 ．
特别 注意对 曲轴抗 疲 劳 强 度 的影 响． 曲轴磨 损 后 常 采用 氧 乙炔火焰 粉 喷 、 喷 以及 电弧 丝 材 喷涂 等 方 丝 法进行 修 复． 践证 明 ， 实 采用 等离 子喷涂铁 基粉末 修 复各种 类 型的 内燃机 曲轴是 一种 经济 、 行 的方法 ， 可 尤其是 各种 进 口汽车 发 动 机 曲轴 、 车 内燃 机 车 曲 火
影 响 ， 件变 形也 小． 工
喷涂 方 法 的选 择 主 要 取 决 于 所 选 用 的 喷 涂 材 料、 工件 工况 及对 涂 层 质 量 的要 求 ． 如 ， 为 陶 瓷 例 若 涂 层 ， 选 用 等 离 子 喷 涂 ； 为 碳 化 物 金 属 陶 瓷 涂 应 若 层， 应采 用高 速火 焰 喷 涂 ； 为 塑料 涂层 ， 采 用 火 若 应
（ ） 械结合 １机 在热 喷涂过程 中 ， 经过 碰撞成 扁平 状分 布 ， 并随
基体表 面起 伏分布 的颗 粒与 凹 凸不 平 的基体 表 面相 互嵌合 ， 以颗 粒 的机 械联 锁 而 形 成 的结 合 称 为机 械
结合． 一般情 况下 ， 喷涂 涂层 与基体 之 间 的结 合 即 以 机 械结 合 为主． （） ２ 冶金 一化学 结合 在 热 喷涂 过程 中 ， 当喷涂 涂 层 与基 体 表 面之 间 出现成分 扩 散 、 区合 金 化 以及 在结 合 面 上 形 成 固 微 溶 体或金 属化 合物 等所形 成 的结合 称为 冶金 一化学 结 合． 当喷涂后 进行 喷焊 时 ， 焊层 与基 体之 间 的结 喷 合 主要是 冶金结 合．
环 氧树 脂 、 硅树 脂等有 机材 料及 氧化 物等无 机材 料 ，