热喷涂技术简介
表面处理第十一讲热喷涂
热喷涂层的机械性能
热喷涂层的硬度
硬度是热喷涂层机械性能的重要指标之一。 硬度高的涂层具有更好的耐磨性和耐腐蚀性 ，但同时也可能较脆。因此，在选择热喷涂 层时，需要综合考虑其硬度与其他机械性能 的关系。
热喷涂层的韧性
韧性是热喷涂层在受到外力作用时抵抗开裂 和剥落的能力。良好的韧性可以提高涂层的 抗冲击性和使用寿命，特别是在承受交变应 力的场合。
特点
热喷涂技术具有适用范围广、涂层种 类多、涂层性能优良等特点，能够满 足各种不同的表面处理需求。
热喷涂的应用领域
航空航天
用于飞机和航天器的发 动机部件、结构件和功 能件的表面强化和修复
。
能源
用于燃气轮机、蒸汽轮 机等能源设备的耐磨、 耐腐蚀和隔热涂层的制
备。
汽车
用于发动机部件、车身 和底盘的防腐、隔热、 耐磨和装饰涂层的制备
02
环保型喷涂气体
开发环保型喷涂气体，如惰性气 体、还原性气体等，减少对大气 的污染。
03
废旧涂层的回收与 再利用
研究废旧涂层的回收技术，实现 资源的有效利用，降低对环境的 影响。
06
CATALOGUE
热喷涂案例分析
航空航天领域的热喷涂应用
飞机发动机热端部件
热喷涂技术常用于飞机发动机热端部件的表面处理，如涡 轮叶片和燃烧室，以提高耐高温、抗氧化和抗腐蚀性能。
纳米材料
纳米碳管
具有出色的导电、导热性 能，可用于制备功能性涂 层。
纳米氧化物
具有优异的耐腐蚀、抗氧 化性能，可用于制备防腐 、抗氧化涂层。
纳米陶瓷
具有高硬度、高耐磨性， 可用于制备硬质、耐磨涂 层。
03
CATALOGUE
热喷涂技术
热喷涂技术简介热喷涂技术是一种常用的表面涂覆技术，通过高温喷涂设备将涂料加热至液态或半固态，通过喷枪喷射到被涂料表面，形成均匀的涂层。
热喷涂技术广泛应用于工业领域，例如航空航天、能源、汽车等行业，凭借其高效、可靠和灵活的特点而备受青睐。
热喷涂技术主要涉及两个关键部分：喷涂设备和喷涂材料。
喷涂设备包括喷涂枪、喷涂机和涂层预处理设备等。
喷涂材料包括粉末状材料和线材等。
粉末状材料：金属粉末、陶瓷粉末等，线材：合金线、焊芯线等。
热喷涂技术的分类热喷涂技术根据喷涂材料和喷涂方法的不同，可以分为几种主要的分类：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和高速喷涂。
火焰喷涂火焰喷涂是最常见的一种热喷涂技术，通过喷枪燃烧混合气体产生火焰，并将粉末状材料喷射到被涂体表面，然后快速冷却固化形成涂层。
火焰喷涂技术简单、成本低且易于操作，广泛应用于防腐、耐磨和绝热涂层等领域。
电弧喷涂电弧喷涂是一种采用电弧作为热源的热喷涂技术，具有高温高能量的特点。
通过直流或交流电弧将金属电极熔化，然后利用气流将熔融金属喷涂到被涂体表面，形成涂层。
电弧喷涂技术适用于涂层的增厚和修复，例如修复零部件的尺寸误差。
等离子喷涂等离子喷涂是一种应用等离子体作为热源的热喷涂技术，通过离子化气体生成等离子体，并利用等离子体高温将粉末状材料加热熔化，然后喷射到被涂体表面，形成涂层。
等离子喷涂技术可以利用等离子体高温高能量的特点，改善涂层与基体的粘结力。
高速喷涂高速喷涂是一种喷涂速度较快的热喷涂技术，通常涉及喷涂速度超过300m/s。
高速喷涂技术通常采用喷射粉末或线材的形式，通过气流加速喷射材料，使其迅速冷却并形成均匀的涂层。
高速喷涂技术适用于涂层的修复和材料的表面改性等领域。
热喷涂技术的应用热喷涂技术在工业领域有着广泛的应用，下面将介绍一些主要的应用领域：航空航天领域热喷涂技术在航空航天领域用于制造发动机涡轮叶片、燃烧室、燃气涡轮和航空发动机喷管等零部件的涂层。
这些涂层能够增强零部件的耐磨、耐腐蚀和热阻等性能，提高航空发动机的工作效率和寿命。
第八部分热喷涂
电源 冷却水
工作气体
控制 设备
送粉 气体
粉末
送粉 设备
喷枪
等离子喷涂设备示意图
等离子弧喷涂枪示意图
粉末
绝缘套 冷却系统
喷嘴 前枪体
火焰喷涂
以气体燃烧热为热源，将金属丝或粉末熔化并雾化而进行的 喷涂。 1. 线材火焰喷涂 2. 粉末火焰喷涂
线材火焰喷涂装置示意图
8 7 3
6
5
火焰喷射枪剖面图
7
6
8
5
9
1
1.燃料气(C2H2),
2.助燃气(O2),
1
3.气体流量计,
4.压缩空气,
2
5.空气过滤器,
6.空气控制器,
7.线材控制装置,
送丝 装置
丝盘
压缩气体
电弧喷涂原理示意图
电源：V = 40V，I = 100-400A 平的伏安特性。
电弧喷涂枪， 送丝装置， 气体压缩机。
电弧喷涂丝材主要有Al, Zn, Cu, Ni, Mo等及其合金，以及碳钢、 不锈钢等。
1.空气接头 2.手柄开关 3.喷枪体 4.导电嘴 5.金属丝 6.挡弧罩
rw- 蒸馏水的密度 rz- 涂层材料的密度 rc- 金属丝的密度 rv- 凡士林的密度
思考题
1、什么是热喷涂？其工艺选用的基本原则。 2、什么是等离子体？ 3、等离子喷涂的基本原理。
d
P
涂层结合强度(sb)
sb = 4P/pd2
涂层 试样之固定部分 试样之活动芯棒 支撑
热喷涂技术
热喷涂技术热喷涂技术是一种广泛应用于工业领域的表面处理技术，它通过将熔融或热喷涂材料喷射到基材表面，形成一层覆盖层，以提供保护、表面修复或改善材料性能的效果。
热喷涂技术具有许多优点，如高效、耐久和易于操作，已经在许多行业中得到广泛应用。
热喷涂技术的基本原理是将金属、合金或陶瓷等材料加热到熔化温度，然后通过喷枪或火焰将其喷射到待处理的表面上。
材料在与表面接触时会迅速冷却和固化，形成一个致密的覆盖层。
通过选择不同的材料和工艺参数，可以实现不同的功能和性能要求。
热喷涂技术的应用范围非常广泛。
在航空航天领域，热喷涂技术被用于修复和增强发动机部件和涡轮叶片的表面。
通过喷涂耐高温、耐腐蚀的材料，可以延长零部件的使用寿命，提高整体性能。
在能源行业，热喷涂技术可以用于涡轮机组和燃烧器的喷涂，以提高热效率和防止腐蚀。
此外，热喷涂技术还可以用于模具修复、化工设备防腐、汽车零部件修复等领域。
热喷涂技术具有许多独特的优点。
首先，它可以在不影响基材的情况下，为其提供保护和改善性能的效果。
这是因为热喷涂材料与基材的结合强度很高，能够有效地防止介质的渗透和腐蚀。
其次，热喷涂技术可以在材料表面形成高度致密的覆盖层，提高材料的硬度、耐磨性和耐蚀性。
另外，该技术具有高效和灵活的特点，可以根据不同需求选择不同的喷涂材料和喷涂工艺。
热喷涂技术主要有以下几种类型。
首先是火焰喷涂技术，通过燃烧混合气体产生高温火焰，并通过喷嘴将粉末材料喷洒在待涂层表面上。
火焰喷涂技术适用于大面积涂覆和大型部件处理。
其次是等离子喷涂技术，利用等离子喷射产生的高温和高速气流将材料喷涂到基材上。
等离子喷涂技术在提高涂层附着力和密度方面具有优势。
此外，还有电弧喷涂、高速喷涂等不同的喷涂技术。
热喷涂技术在实际应用中需要考虑一些关键因素。
首先是喷涂材料的选择，材料的性能直接影响到喷涂覆盖层的质量和性能。
其次是喷涂工艺参数的优化，包括喷嘴间距、喷涂距离、气体流量等。
合理的工艺参数可以确保涂层的均匀性和附着力。
7.4热喷涂技术
二）应用范围 1、机体等壳体类零件，油箱等薄板件和电瓶等非金属制品 破裂的粘补； 2、铸件砂眼、气孔的粘补； 3、离合器、制动带摩擦片的粘接，以替代铆接；
4、连接面的密封、堵漏；
5、可做为绝缘及防腐涂层； 6、零件表面磨损、划伤的修复； 7、零件表面腐蚀的修复。
一）胶接的特点 优点： 1、不受母材的影响，可连接和粘补各种不同的金属材料 和非金属材料，并不受形状和尺寸的限制； 2、接头应力分布均匀，避免因热影响区所引起的变形损 坏缺陷； 比焊、铆、螺栓连接的疲劳强度高十多倍，且能吸震、阻 尼振动。 3、可节省紧固件或焊条金属，减轻连接重量； 4、粘接表面平整，具有良好的密封、耐水、耐腐蚀和绝 缘性能； 5、粘接工艺简单，操作简便，不需复杂设备，成本较低。
2、有机胶按其胶接接头的受力情况分 1）通用胶： 常温固化，综合性能好；
2）结构胶： 强度较高，能承受较大载荷；
3）特殊用途胶： 导电，耐高、低温和密封。 另外，还可按包装、固化温度、使用温度等分类。
Hale Waihona Puke 二、粘接基本原理 粘接是靠胶在被粘接件之间的机械、物理及化学作用而进 行连接。要使粘接牢固，粘接处胶层必须有足够的内聚强度， 胶层与粘接面间则应有足够的粘附强度，才不致产生破坏。 1、粘接的破坏形式 内聚破坏、粘附破坏和综合破坏。
硼、硅的作用 氧-乙炔喷焊是采用子熔性合金粉末材料。所谓子熔性主要 指在案合金粉末中加入硼、硅元素，其作用是： 1）降低合金熔点 2）增强合金的子脱氧作用
3）提高合金的浸润性
4）提高合金的硬度 根据合金粉末的基本组成元素，自熔合金粉末可分为： 镍基、钴基、铁基以及碳化钨弥散型四大类。
热喷涂技术
热喷涂技术热喷涂技术是一种涂覆工艺，通过热能的作用将材料喷涂到基材表面，形成一层保护层或者修复层，以增加基材表面的性能和延长其使用寿命。
这项技术在各个领域都有广泛的应用，特别是在航空航天、能源、冶金和汽车工业等领域。
本文将详细介绍热喷涂技术的原理、种类及其应用领域。
热喷涂技术的原理主要是利用高温喷涂材料的熔融态，通过燃烧燃料与氧气生成高温火焰，使喷涂材料熔化并以高速喷出，然后迅速冷却成为固体颗粒，附着在基材表面形成一层涂层。
这种涂层可以增加基材的硬度、耐磨性、防腐性和耐高温性能，从而提高基材的使用寿命和稳定性。
热喷涂技术的种类较多，常见的有火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂和高速气体喷涂等。
其中，火焰喷涂是最早应用的一种技术，它通过火焰燃烧喷涂材料，能够涂覆各种金属、陶瓷和合金等材料。
等离子喷涂是利用等离子体的高温特性进行喷涂，具有较高的沉积效率和喷涂质量。
电弧喷涂利用电弧放电产生的高温熔融液滴喷涂，可以喷涂高熔点的金属和合金。
高速气体喷涂是利用喷嘴将液态喷涂材料加热、加速喷出形成颗粒状，在基材表面形成涂层。
这些不同的喷涂技术适用于不同的基材和应用领域，可以根据具体需求选择适合的喷涂技术。
热喷涂技术在航空航天领域有广泛的应用。
航空发动机的涡轮叶片、燃烧室和燃气涡轮等部件需要具备高温、高压和高速等工作条件下的良好性能，使用热喷涂技术可以在基材表面形成陶瓷涂层，提高其抗高温、耐磨、抗腐蚀和疲劳寿命等性能。
此外，航天器的外壳和隔热材料也可以使用热喷涂技术进行涂覆，以提供更好的保护和绝热性能。
能源领域是热喷涂技术的另一个重要应用领域。
在火电厂中，热喷涂技术可以用于高温炉膛的涂层保护，耐高温的陶瓷涂层能够提高炉膛的寿命和热效率。
在核能领域，热喷涂技术也能够用于涂覆核反应堆容器和管道等部件，增加其耐高温、抗辐射和防腐蚀能力。
此外，太阳能和风能等可再生能源设备的叶片和涡轮也可以使用热喷涂技术进行涂覆保护，提高其性能和寿命。
热喷涂技术及其在材料领域的应用
热喷涂技术及其在材料领域的应用热喷涂技术作为一种先进的表面技术，已经在各个领域得到了广泛应用。
该技术将材料加热喷涂到基材表面，通过化学物理反应形成涂层，具有防腐、耐磨、隔热、隔音等特性，被广泛应用于航空、航天、工程机械、汽车、电子等行业领域。
本文将总结热喷涂技术的一些基本概念和在材料领域中的应用。
热喷涂技术的基本概念热喷涂技术是通过将熔化态或半熔化态的材料喷到基材上，将喷涂材料与基材结合在一起，形成涂层。
热喷涂技术分为三种：火焰喷涂、射线喷涂和反应喷涂。
火焰喷涂是将喷涂材料在火焰中加热融化，通过喷嘴喷出并与基材表面冷却结合。
射流喷涂是利用电弧或电极射流产生高温，将喷涂材料则经过熔化喷射，再在基材表面形成新层。
反应喷涂是在喷射过程中，通过化学反应来生成涂层的，相对于前两种技术，可以生成更厚的涂层。
热喷涂的材料常常包括金属、合金、陶瓷、玻璃、聚合物等。
热喷涂技术的应用航空在航空领域，热喷涂技术可以增强飞机结构的强度和刚度，提供耐热、抗腐蚀、防氧化等性能。
在发动机的高压涡轮中，热喷涂可以对叶片进行保护，延长使用寿命。
同时，热喷涂技术还可以在飞机的液压阀、液压管道和传动部分上形成保护层，减少磨损和碰撞损坏。
电子在电子行业，热喷涂技术可以提供防静电、隔热、隔音、导电性等特性。
例如，在太阳能电池板的背面上，可以喷涂一层导电涂层，以确保电池板受到充分利用，提高太阳能电池的效率。
同时，在手机、电脑等大量使用的电子设备中，热喷涂技术还可以用于防止某些塑料部件损坏，例如键盘按钮和鼠标轨迹球等，使它们保持其原因样子的同时，又具有一定的耐腐蚀性和耐磨性。
工业热喷涂技术可用于工业领域的各个方面。
例如，在工程机械制造中，热喷涂技术可以用于制造防护层，避免运输过程中腐蚀或受损。
在建筑领域，也可以利用热喷涂技术来加强防护能力，例如使用热喷涂的防水材料对外墙涂层进行保护。
汽车最后，热喷涂技术在汽车行业中也得到了广泛应用。
通过涂覆车体涂层，汽车可以具有高温和抗腐蚀等特性，同时也可以增强车体的强度和刚度。
第四章-热喷涂技术
2. 复合粉末
复合粉末是由两种或更多种金属和非金属（陶瓷、塑料、 非金属矿物）固体粉末混合而成。 按照复合粉末的结构，一般分为包覆型、非包覆型和烧结 型。
包覆型复合粉末的芯校被包覆材料完整地包覆着；
非包覆型粉末的芯核被包覆材料包覆程度是不均匀和不完 整的。
复合粉末结构示意图（Ni/Al为Ni包Al，余同）
7） 铅及铅合金喷涂丝
铅具有很好的防X射线辐射的性能，在原子能工业中广 泛用于防辐射涂层。 含锑和铜的铅合金丝材料的涂层具有耐磨和耐蚀等特性， 用于轴承、轴瓦和其他滑动摩擦部件的耐磨涂层。 但涂层较疏松，用于耐腐蚀时需经封闭处理。由于铅蒸 气对人体危害较大，喷涂时应加强防护措施。
8） 铜及铜合金喷涂丝
（6） 涂层与基体结合强度低。
15
4.2 热喷涂材料
4.2.1 热喷涂材料的分类和要求
根据热喷涂材料的不同形状，可以分为丝材、棒材、软线 和粉末四类，其中丝材和粉末材料使用较多。 根据喷涂材料的成分，可以分为金属、合金、陶瓷和塑料 喷涂材料四大类。
按涂层结构有纳米涂层材料、合金涂层材料、非晶态涂层 材料以及由这些材料复合构成的复合涂层材料。
5
2. 涂层的结构
涂层是由无数变形粒子互相交错堆叠 在一起，形成一层堆积而成的层状结构。 涂层性能具有方向性，垂直和 平行涂层方向上的性能不一致。
涂层中伴有氧化物等夹杂，存 在部分孔隙，孔隙率4％－20％。
6
Ni－Cr－B－Si火焰喷涂组织
涂层内有一定比例的孔隙，产生原因是：
（1） 喷涂角度不同造成的遮蔽效应； （2） 涂层材料凝固收缩时形成的空隙。 孔隙将降低涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
定义及优点 喷涂方法分类及工艺简介
超音速火焰喷涂的介绍
热喷涂的介绍
热喷涂的定义
热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化 或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过 预处理的基体表面形成涂层的方法。
热喷涂的作用
热喷涂技术在普通材料的表面上，制造一个特 殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、 抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐 射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能 源的目的。
电热法
电爆喷涂,感应加热喷涂,电容放电喷涂
火焰喷涂的介绍
火焰喷涂的定义 把金属线或粉末以一定的速度送进喷枪里，使端部在 高温火焰中熔化，随即用压缩空气把其雾化并吹走， 沉积在预处理过的工件表面上。
火焰喷涂的分类 线材火焰喷涂,粉末火焰喷涂。
丝材火焰喷涂装置
丝材火焰喷吐的装置示意图
丝材火焰喷涂原理
谢
谢
丝材火焰喷涂的原理示意图
丝材火焰喷涂装置
粉末火焰喷吐的装置示意图
粉末火焰喷涂原理
粉末火焰喷涂原理示意图
爆炸喷涂的介绍
爆炸喷涂的定义 利用氧气和乙炔气点火燃烧，造成气体膨胀而产生爆 炸，释放出热能和冲击波,热能使喷涂粉末熔化,冲击波 则使熔融粉末以700～800m/s的速度喷射到工件表面 上形成涂层。
爆炸喷涂的原理
爆炸喷涂原理示意图
火花塞 粉末 氮气 氧气
工件
枪管 乙炔气
超音速喷涂的介绍
超音速喷涂的定义 燃料气体(氢气,丙烷,丙烯或乙炔－甲烷-丙烷混合气体等) 与助燃剂（O2）以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸 式燃烧，因燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀管获得 超音速。同时通入送粉气（Ar或N2），定量沿燃烧头内 碳化钨中心套管送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件 上形成涂层。
超音速喷涂的特点
喷涂机喷嘴出口处产生的焰流速度一般为音速的4倍，约 1520m/s，最高可高达2400m/s,粉末撞击到工件表面的速 度估计为550-760m/s，与爆炸喷涂相当。
超音速喷涂的特点
超音速喷涂原理示意图
超音速喷涂的特点
超音速喷涂的特点
①粉粒温度较低, 粉末颗粒在高温中停留时间短,在空气中暴露时 间短，所以涂层中含氧化物量较低, 具有较强的稳定性，但只适于喷 涂金属粉末、Co-Wc粉末以及低熔点TiO2陶瓷粉末； ②粉粒运动速度高。 ③粉粒尺寸小、分布范围窄，否则不能熔化。 ④涂层结合强度、致密度高，无分层现象。 ⑤涂层表面粗糙度 低。 ⑥喷涂距离可在较大范围内变动，而不影响喷涂质量。 ⑦可得到比爆炸喷涂更厚的涂层，残余应力也得到改善。 ⑧喷涂效率高，操作方便。 ⑨噪音大（大于120dB），需有隔音和防护装置。
热喷涂的优点
1 设备轻便，可现场施工
2 工艺灵活,适应性强,操作程序少,修复快捷
喷涂 技术 的优 点
3
涂层厚度可以控制
4 对基材加热温度较低,工件变形小,合金组织性能变化小 5 适用各种基体材料的零部件
热喷涂的分类
火焰喷涂,爆炸喷涂,超音速喷涂
火焰类
激光类
激光喷涂
热源种类
电弧类
电弧喷涂,等离子喷涂