热喷涂的一般工艺流程复习过程
热喷涂(2)
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Ni及Ni合金 纯Ni及Ni-Cr、Ni-30%Cu(蒙乃尔合金)，
耐蚀、耐磨、耐高温氧化
Sn及Sn合金 轴承轴瓦等滑动部件的耐磨涂层
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涂层残余应力
✓ 涂层的外层受拉应力—后冷、收缩受阻 ✓ 基体、涂层的内层则产生压应力 ✓ 由喷涂热条件及物理性质的差异造成，影响涂
层质量，限制涂层的厚度 ✓ 预热或粗化表面能消除和减少
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热喷涂预处理
喷涂工艺中一个重要工序： 清洗、脱脂：
碱洗法、溶剂洗涤法、蒸气清洗法、加热 去除氧化膜、表面粗糙化：
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⑤工效高、操作程序少、速度快 每小时几公斤~几十公斤
⑥涂层厚度可调范围大 几十微米~几毫米
⑦可得到特殊的表面性能 耐磨、抗氧化、耐热、导电、绝缘
⑧成本低、经济效益显著
缺点： ①结合强度低；②材料利用率低；③热效率低； ④均匀性差；⑤孔隙率高。
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4、涂层材料的要求
（1）较宽的液相区； （2）形状、尺寸有要求，线材、粉末。
1. 涂层的成分
喷涂材料的成分 氧化烧涂损层的成分
与粒子和喷涂气氛之间的化学反应有关
例：
电弧喷涂，因温度高、气氛为空气而氧化烧损严重
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2．涂层的结构
➢ 涂层是变形粒子的层状组织结构 ➢ 涂层的性能具有方向性 ➢ 组成：扁平颗粒、氧化物夹杂、不完全熔融粒子、孔洞 ➢ 涂层经适当处理后，结构会发生变化。
线材
熔化或熔融→熔点
粉末 熔融 表→内热传导 90%熔融
复合材料粉末，可能大于熔点
例：Ni包Al放热反应
3. 粒子的尺寸
有一最佳临界尺寸
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4. 粒子的表面反应
超音速火焰喷涂工艺流程
永嘉县创优喷涂技术有限公司超音速火焰喷涂超音速火焰喷涂工艺流程：施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤：一）准备工作：在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求半进行分析1、确定涂层的厚度。
一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。
2、涂层材料的确定。
选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度二）工件表面的预处理表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。
2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。
如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。
3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛。
A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。
砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。
其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。
B：开槽、车螺纹、辊花。
对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以Ra6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。
C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。
电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。
表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷涂，一般喷涂时间不超过二个小时。
4、非喷涂部位的保护喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉而屏蔽起来。
6-4第四节 热喷涂工艺
第四节热喷涂工艺热喷涂是近代各种喷涂、喷熔(或称喷焊)工艺的总称。
热喷涂工艺是把丝状或粉末状材料加热到近熔化或熔化状态，进而使之雾化、加速，最后喷至零件表面上形成覆盖层的工艺。
热喷涂工艺既是一种表面强化工艺，也是一种修复工艺。
作为强化工艺，可以根据工作需要在零件表面喷涂各种不同材料，使之分别具有耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化等性能。
作为修复工艺可以修复磨损、腐蚀等损伤零件的表面，恢复其原有尺寸，延长零件使用寿命。
一、热喷涂工艺的种类和特点1．热喷涂工艺的种类通常按照熔化热喷涂材料所用的热源划分。
喷涂：有电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂(包括爆炸喷涂、超音速喷涂)等。
喷涂材料为丝状或粉末状。
喷熔：有火焰粉末喷熔、等离子粉末喷熔等。
2．热喷涂工艺的特点(1)适用的材料范围广。
各种金属或非金属材料的表面均可获得预定性能的涂层。
(2)热喷涂材料广。
金属及其合金、陶瓷、有机树脂等均可作为涂层的材料。
(3)工艺简单，操作容易，涂层形成速度快，加工时间短，生产率高。
(4)喷涂零件受热温度低，热应力小，变形非常小。
喷熔零件温度高，热应力大，容易产生变形或裂纹。
(5)喷涂层与零件表面为机械结合,结合强度低，约为5-50MP a，抗冲击性能差。
喷熔涂层与零件表面为冶金结合，结合强度高，约为300-700MPa。
(6)喷涂层是由金属颗粒堆积而成的，内部多孔，可存油，有利于润滑。
喷熔层则是连续致密的金属。
(7)喷涂层厚度可从0.05mm至几毫米。
喷熔层的最小厚度为0.8mm，一步法喷熔层厚度一般不大于2mm；二步法每次喷熔层厚度为0.2～0.3mm，可多次实施获得较大厚度的喷熔层。
二、粉末火焰喷涂1．.喷涂原理火焰喷涂是利用氧一乙炔火焰作热源，用专用喷枪把加热到熔化或近熔化状态的合金粉末喷到经过预先处理的零件表面上形成要求涂层的工艺，如图6-5所示。
喷涂时热源是氧和乙炔为1:1的中性焰，温度可达3100℃，压缩空气的压力为0.45MPa。
热喷涂技术讲义
缺点：燃料消耗大，喷涂效率比爆炸Байду номын сангаас涂高，但成本仍然比较高。
现代热喷涂枪
从上至下： 超音速火焰喷枪，
等离子喷枪， 火焰喷枪， 电弧喷枪
第二节 典型热喷涂简介
常用热喷涂的工艺分类
热喷涂工艺
燃烧法
电加热法
火焰喷涂 爆炸喷涂
电弧喷涂 等离子喷涂
线材火焰喷涂 粉末火焰喷涂 超音速火焰喷涂 大气等离子喷涂 低压等离子喷涂 感应等离子喷涂 水稳等离子喷涂
2.1 火焰喷涂
火焰喷涂的基本原理是通过乙炔、氧气喷嘴出口处 产生的火焰，将线材（棒材）或粉末材料加热熔化， 借助压缩空气使其雾化成微细颗粒，喷向经预先处理 的粗糙工件表面使之形成涂层。燃烧气体还可以用丙 烷、氢气或天然气等。
垂直喷射—事实上不可能
二、影响热喷涂涂层质量的主要因素
1. 喷涂工艺的影响 ①工艺方法：
火焰
等离子
电弧
爆炸
超音速
T ~3000℃ ~16000 ℃ 7400 ℃
5000 ℃ 2900 ℃
v 50-200m/s 350m/s
200m/s
720m/s
986m/s
②粉体在加热介质中的运行时间t----t↑，T↑
涂层的形成
二、涂层与基体间的结合强度
1 机械结合： 高速粒子—撞击—粒子微变形—咬合
可见，表面粗化有利于结合强度提高。
2 金属键结合： 当颗粒与基体表面达到原子间距时，会产生金 属键结合。----理论上的确存在，实际上作用极小
超音速火焰喷涂工艺流程
超音速火焰喷涂工艺流程：施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤：一）准备工作：在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求并进行分析1、确定涂层的厚度。
一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。
2、涂层材料的确定。
选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料。
3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度。
二）工件表面的预处理表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。
2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。
如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。
3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛等。
A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。
砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。
其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。
B：开槽、车螺纹、辊花。
对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以RA6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。
C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。
电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。
表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷涂，一般喷涂时间不超过二个小时。
4、非喷涂部位的保护喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉来屏蔽起来。
喷锌热喷涂工艺
喷锌热喷涂工艺
喷锌热喷涂是将涂料颗粒在1000℃以上的温度熔化,以压力把熔融涂料枪口排出,使之朝一定方向喷至基体表面,并形成固化膜层的涂装工艺,是一种广泛应用于金属零件表面保护的优良工艺,其主要原理是把材料溶于载气中质量浓度高的熔融方式,以压力直接喷射到基体表面,形成合理的涂层的工艺流程和技术.喷锌热喷涂也就是通过高温度,可以将熔融锌在金属表面形成一层不锈钢膜,依靠其化学还原特性,具有良好的防护性能,可以抗腐蚀,有效防止金属材料受到空气因素、水份、有害气体等恶劣作用,保护金属表面不磨损和腐蚀.
1.清洗涂层：用轻压高速喷枪清洗基体表面涂层，这样可以使基体表面更干净，可以仔细查看金属的病害，以及判断不锈钢的类型。
2.给墨：根据涂层的抗腐蚀性，对不同金属进行相应的抗腐蚀处理，我们根据需要使用特定的抗腐蚀剂给部件墨，以增强表面抗腐蚀性确保更好的喷涂效果。
3.热喷涂：用喷涂枪传递加热空气，使喷涂室内空气温度升高，快速逐渐上升至固相熔融温度，使锌粉悬浮于空气中，以熔融形态进入控制室，随着高速喷锌风流实现流变，喷涂至被覆物表面，达到防腐作用。
4.如果需要的话，还可以进行表面处理：表面处理不仅可以提高喷锌产品的耐磨性和抗腐蚀性，而且表面造型也更加美观。
喷锌热喷涂具有优良的抗腐蚀性、良好的绝缘性、良好的机械性能、低成本，是一种普遍存在的表面处理。
一般在金属零件的表面处理中，喷锌热喷涂是最有效和最常用的工艺，特别适用于抗腐蚀等要求没有太高的场合。
喷锌热喷涂不仅可以防腐耐磨，它的产品表面有良好的装饰效果，不仅仅是防腐蚀的作用，而且可以提升装备或材料的外观质量。
喷锌热喷涂还具有防氧化、防蒸发、耐高温和耐低温，可以在室内外温度下工作。
超音速火焰喷涂工艺流程
超音速火焰喷涂工艺流程：施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤：一）准备工作：在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求半进行分析1、确定涂层的厚度。
一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。
2、涂层材料的确定。
选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度二）工件表面的预处理表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。
2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。
如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。
3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛。
A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。
砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。
其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。
B：开槽、车螺纹、辊花。
对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以RA6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。
C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。
电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。
表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷涂，一般喷涂时间不超过二个小时。
4、非喷涂部位的保护喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉而屏蔽起来。
熔射(热喷涂工艺)
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：
① 粒子在高温下蒸发 ② 粒子在高温下烧损 ③ 粒子在高温下表面发生反应
2.4 热喷涂层的结合机理
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：
粒子的尺寸、粒子的飞行距离等因素有关。
黄铜、钼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/s。
爆炸喷涂时粒子的飞行速度更大，可高达1000m/s。
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。
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
★ 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
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。
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热喷涂的一般工艺流
程
热喷涂的一般工艺流程
热喷涂生产一般包括3个基本工序-----工件表面预处理、喷涂和涂层后处理，其基本工艺流程如图所示。
现将各工序的主要内容简述如下
1.工件表面预处理
为了使涂层和基体材料很好地结合以及满足喷涂工艺的需求，基材表面必须进行预处理，包括表面预加工、净化、粗糙化和黏结底层等几个步骤。
（1）表面预加工是在喷涂之前对工件进行车削和磨削等表面加工，以清除工件上的原喷涂层、其他表面处理层（淬火层、渗碳层等）各种损伤和毛
刺，修真表面的不均匀磨损，预留喷涂层厚度等，以保证合适的基体表
面和共建喷涂后的尺寸精度。
（2）净化处理目的是除去工件表面的所有污物，如油脂、油漆、锈迹和氧化皮及其他污垢等。
其中，有代表性的是油脂和锈迹，故简单地说，净化
处理的关键是除油和除锈。
除油的方法很多，主要的是溶剂清洗、水基
清洗剂清洗，碱液（和酸液）清洗、电解清洗、乳化液清洗、超声波清
洗、超临界二氧化碳清洗及加热脱脂等；除锈的主要方法则有化学除
锈、点化学除锈、火焰除锈、机械除锈（喷砂、滚光、手工及及机动工
具除锈）等。
（3）粗化处理目的是增加涂层与基材间的接触面，增大涂层与集采的机械咬合力，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，同时基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布，对提高涂层的结合强度也是有利的。
粗化处理的方法有喷砂、机械加工（如车螺纹、滚
花）、电拉毛和宏观粗化等，其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法。
（4）黏结底层是在喷涂一些与基材粘结不好的涂层材料时，先选择一种与集体材料粘结好的材料喷涂一层过渡层，以加强涂层与基体的结合。
常用作黏结底层的材料有Mo、NiAl 、NiCr及铝青铜等，底层的厚度一般是
0.08~0.18 μm。
净化和粗化表面的方法很多，选择应根据基材的材质、形状。
厚度、表面原始状况和涂层的设计要求以及施工条件等因素而选择。
2.预热
预热的目的是为了消除工件表面的水分，提高喷涂时涂层/基体界面的温度，减少基材与涂层材料的膨胀差异造成的残余应力，以避免由此导致的涂层开裂和改善涂层与基体结合强度。
预热温度取决于工件的大小，形状和材质以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素，一般控制在60~120℃范围。
其实预热还不能算作一个独立的工序，实际上它是喷涂的预备操作，有时也把它算入预处理之内。
3.喷涂
这是整个热喷涂工艺的主体和关键工序，其他的工序都是为保证此而进行的。
喷涂的操作主要是选择喷涂方法和喷涂参数。
喷涂的方法有多种，而且目前还
在发展，采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况及对涂层质量的要求。
列如，喷涂陶瓷最好选用等离子喷涂；喷涂碳化物金属陶瓷层可采用高速火焰喷涂；若是喷涂塑料则只能采用火焰喷涂；而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话，采用灵活高效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂是较佳的选择。
总之，喷涂方法的选择一般来说是多样的，但多某种应用来说中有一种方法是最好的。
为获得高质量的涂层和提高喷涂效率，应正确选择和优化喷涂条件，这就要针对涂层材料、盆腔性能和工件的具体而确定。
4．涂层后处理
有些涂层在喷涂后不能直接使用，而须进行各种后续处理。
例如，对用于防腐蚀的涂层要进行封孔处理，以防止腐蚀介质渗入涂层的孔隙而腐蚀基体；对有些承受冲击磨损或高应力载荷的涂层，要进行纵容处理，使其与基体的结合从以机械结合为主转变为普遍的治金结合，已提高涂层的结合强度；又如，对有尺寸精度要求的涂层，要进行适当的机械加工等。
广州斯博瑞表面金属处理有限公司。