热喷涂技术介绍
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
热喷涂技术热喷涂是一种将熔融的粉末或液体喷射到金属表面上，并在其表面形成一层保护膜的工艺方法。
它主要是通过某种原动机驱动的喷枪，将涂料从喷枪中喷出，然后穿过电弧或燃烧火焰，使涂料加热到融化状态，最后喷射到作为基体的金属表面上，冷却固化而成一层保护膜。
热喷涂技术具有良好的附着性能、耐腐蚀性、耐磨性、耐热性、高光泽度和抗氧化性能等优点，可以满足对金属表面的多种要求。
它的应用范围包括航空、航天、汽车、军事、石油、化工等行业，以及家具、家用电器等生活用品的表面处理。
Thermal spraying is a process of spraying molten powder or liquid onto the surface of metal and forming a protective film on its surface. It mainly uses a spray gun driven by some prime mover to spray the coating from the spray gun, then pass through the arc or burning flame to heat the coating to the melting state, and finally spray it onto the metal surface as the substrate to cool and solidify into a protective film.Hot-spray technology has good adhesion performance, corrosion resistance, wear resistance, heat resistance, high gloss and anti-oxidation properties, which can meet the requirements of various metal surfaces. Its application range includes aerospace, automotive, military, petroleum, chemical and other industries, as well as furniture, home appliances and other daily necessities surface treatment.。
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。
热喷涂技术的原理及应用
热喷涂技术的原理及应用1. 热喷涂技术的原理热喷涂技术是一种通过将材料加热到熔化或半熔化状态，然后将其喷射到被涂覆物表面的技术。
热喷涂技术可以用于提高材料的表面性能，包括抗腐蚀性、耐磨性、耐热性等。
它广泛应用于航空航天、电子、冶金、化工、汽车、机械等领域。
1.1 热喷涂技术的分类热喷涂技术主要有以下几种分类：•火焰喷涂技术：使用火焰作为热源，将涂层材料加热到熔化或半熔化状态，并将其喷射到被涂覆物表面。
•等离子喷涂技术：使用等离子体作为热源，将涂层材料加热到熔化或半熔化状态，并将其喷射到被涂覆物表面。
•电弧喷涂技术：使用电弧作为热源，将涂层材料加热到熔化或半熔化状态，并将其喷射到被涂覆物表面。
•高速火焰喷涂技术：使用高速火焰作为热源，将涂层材料加热到熔化或半熔化状态，并将其喷射到被涂覆物表面。
1.2 热喷涂技术的工作原理热喷涂技术的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1.加热材料：将涂层材料加热到熔化或半熔化状态。
不同的热喷涂技术使用不同的加热源，如火焰、等离子体或电弧。
2.喷射材料：将加热到熔化或半熔化状态的涂层材料喷射到被涂覆物表面。
喷射可以通过喷枪或喷嘴来实现。
3.涂覆形成：涂层材料接触到被涂覆物表面后，由于温度差异，涂层材料会迅速冷却和凝固，形成涂层。
4.涂层熔合：涂层材料凝固后，可以进一步通过热处理或机械加工等方式，使其与被涂覆物表面充分结合。
2. 热喷涂技术的应用热喷涂技术在多个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：2.1 防腐领域热喷涂技术可以用于防腐，提高材料的耐蚀性。
热喷涂涂层可以形成致密的结构，能够有效隔离被涂覆物与外界环境的接触，保护被涂覆物不受腐蚀。
2.2 修复与修补领域热喷涂技术可以用于修复与修补受损物体的表面。
通过热喷涂涂层，可以提高受损物体的耐磨性、耐腐蚀性等性能，延长其使用寿命。
2.3 摩擦与磨损领域热喷涂技术可以用于提高材料的耐磨性。
通过热喷涂涂层，可以在材料表面形成硬质的陶瓷涂层，提高材料的摩擦性能和抗磨损性能。
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。
表面工程技术
表面工程技术一、热喷涂热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等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、沉积到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。
1.热喷涂具有以下特点:1)取材范围广，几乎所有的工程材料都可以作为喷涂材料。
2)几乎所有固体材料都可以作为基体进行喷涂。
3)工艺灵活, 施工范围小到10mm的内孔，大到铁塔、桥梁。
4)喷涂层厚度可调范围大，从几十微米到几毫米，而且表面光滑，加工量少。
5)工件受热程度可以控制，热喷涂时工件受热程度可控制在30～200℃之间，保证不改变基体的金相组织，工件不会发生畸变。
6)比电镀生产率高。
7)可赋予普通材料以特殊的表面性能，可使材料满足耐磨、耐蚀、抗高温氧化、隔热等性能要求，达到节约贵重材料，提高产品质量，满足多种工程和尖端技术的需求。
2.热喷涂工艺原理喷涂层是由无数变形粒子互相交错呈波浪式堆叠在一起的层状组织结构。
3.热喷涂材料热喷涂材料的材质可分为金属及其合金、陶瓷、金属化合物、某些有机塑料、玻璃、复合材料等。
4.几种不同热源的热喷涂方法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。
2）电弧喷涂电弧喷涂的基本原理是将两根被喷涂的金属丝作自耗性电极，连续送进的两根金属丝分别与直流的正负极相连接。
在金属丝端部短接的瞬间，由于高电流密度，使两根金属丝间产生电弧，将两根金属丝端部同时熔化，在电源作用下，维持电弧稳定燃烧；在电弧发射点的背后由喷嘴喷射出的高速压缩空气使熔化的金属脱离金属丝并雾化成微粒，在高速气流作用下喷射到基材表面而形成涂层。
3）等离子喷涂等离子喷涂法是利用等离子焰的热能将引入的喷涂粉末加热到熔融或半熔融状态，并在高速等离子焰的作用下，高速撞击工件表面，并沉积在经过粗糙处理的工件表面形成很薄的涂层。
- 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)。
热喷涂涂层材料
▪ 金属及合金 ▪ 自熔合金 ▪ 陶瓷材料 ▪ 塑料 ▪ 复合材料（包覆型、非包覆型、烧结型、混
合型） ▪ 目前已有近百种热喷涂线材，200多种热喷涂
粉体，制备了2000多种涂层
3
热喷涂技术方法
▪ 火焰喷涂 ▪ 电弧喷涂 ▪ 等离子喷涂 ▪ 超音速火焰喷涂 ▪ 超音速电弧喷涂 ▪ 爆炸喷涂
清扫枪膛：向枪膛送入清扫气体，清除残气和残粉。
8
爆炸喷涂技术特点
▪ 致密性高，空隙率低，结合力好。 ▪ 金属/合金：
空隙率：0.5 ~ 1.5%； 结合强度：100 ~ 250Mpa； ▪ 无机陶瓷（无粘合剂）： 空隙率：３ ~ 5%； 结合强度： 30Mpa；
9
爆炸喷涂技术
爆炸喷涂Al2O3陶瓷涂层
在中国组装。
7
爆炸喷涂的工作过程
进气：向枪膛送入可燃气体 （氧气－乙炔；液化石油气）。
送粉：向枪膛特定区域送粉，使其混合雾化。 点火：向枪膛爆炸室发出给定频率的点火信号，
引爆可燃气体。
爆炸时间持续几毫秒，产生2000 ~ 5000℃高温 和2000m/s -- 4000m/s的高速气流。 高温气流使粉末软化（氧化少），高速气流使粉 末以800 -- 1200m/s初速离开枪膛，射向基体表 面，瞬间的静止使动能转化为热能，可达材料熔 点，形成致密涂层。
10
▪ 1979年该公司代表随尼克松总统访华，提出专利报 价990万美元，还不包括设备费和工艺费。
▪ 90年代中期，向宝钢报价专利费200万美元。 ▪ 前苏联乌克兰焊接研究所从60年代开始研究此技术，
70年代初发表过论文，给出了一些参数，此后宣告 成功，不再发表数据。
6
▪ 80年代意大利、德国获得专利。
▪ 1992年日本新日铁公司在林德分公司加工中心专利 使用期满后，以每台50万美元向乌方购买了5台。
▪ 90年代中上期日本热喷涂专家葛西清钢来华讲学， 认为乌克兰的设备总体性能比美国的好。
▪ 我国1969年依据前苏联发表的数据开发研制。 ▪ 90年代徐滨四院士在美国参观过。 ▪ 90年代乌克兰焊接研究所与我国长城钛金公司合作
4
爆炸喷涂工作原理
用可然气体在长杆状喷枪内产生的热能和冲 击波能量，将粉末颗粒加热熔融，并加速轰 击到基体表面形成致密涂层。
5
爆炸喷涂技术发展
▪ 美国联合碳化物公司林德分公司50年代专利。自60 年代以来，采取不公开关键技术、不转让专利、不 销售设备的封闭性政策，在欧、亚、美三大洲建立 了16座加工中心，对外加工每平方米1万美元。
热喷涂
●涂层形成 通过热源的加热，使喷涂材料（丝、线、棒、 粉）处于熔化、半熔化、或高塑性熔融状， 并被雾化成微粒，然后高速撞击到工件表面 上，产生变形，形成“盘碟”状，后来的颗 粒将碰撞在已经粘附在基体上的颗粒，并相 互镶嵌，淬冷后形成涂层。
1
热喷涂涂层结构特点
● 层状结构 ● 涂层各向异性 ● 涂层中的内应力 ● 涂层化学成分不均匀 ● 涂层多孔性