表面涂敷技术
镀膜是什么
镀膜是什么简介镀膜是一种表面处理技术，通过在物体表面上涂覆一层薄膜，以提高其性能和耐用性。
镀膜可以应用于各种材料和物体上，包括金属、塑料、陶瓷等。
它被广泛应用于工业、科学研究和日常生活中。
镀膜的目的镀膜主要有以下几个目的：1.增加耐腐蚀性：某些金属容易被氧化或腐蚀，通过镀上膜可以保护物体表面，延长使用寿命。
2.增加硬度和耐磨性：一些物体在使用过程中会受到磨损，镀膜可以提供额外的保护层，增加物体的硬度和耐磨性。
3.改善外观：镀膜可以改变物体的外观，包括颜色、光泽和质感，使其更具吸引力。
4.增加导电性和导热性：某些表面处理技术可以在物体表面形成导电或导热层，提高其导电性或导热性。
5.改善光学性能：镀膜可以改善物体的光学性能，如透过率、折射率和反射率，以满足特定的需求。
镀膜的常见类型常见的镀膜类型包括：1.金属镀膜：金属镀膜是将金属材料沉积在物体表面，常见的金属包括铬、镍、铜和铝等。
金属镀膜可以提供耐腐蚀和外观改善的功能。
2.阳极氧化膜：阳极氧化是将物体浸入电解液中，通过施加电流形成一层氧化膜。
这种膜能够提升耐耗性和硬度，常见于铝和钛等金属上。
3.真空蒸发膜：真空蒸发是将固态材料加热至其熔点，使其蒸发并沉积在物体表面。
这种方法常用于制作光学镜片和涂层等。
4.溅射膜：溅射是通过向固态材料加高能粒子施加电子束或离子束，使其从源材料中脱离并沉积于物体表面。
这种方法广泛应用于制造电子器件和薄膜太阳能电池等。
5.化学镀膜：化学镀膜是通过在物体表面形成一层化学反应产生的薄膜。
这种方法常用于改善物体的耐腐蚀性和外观。
镀膜的应用镀膜技术在许多领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1.汽车工业：镀膜可以应用于汽车的表面保护和外观改善。
例如，镀膜可以增加汽车车身的抗腐蚀能力，降低氧化和褪色的风险，并改善车身的光泽度。
2.建筑工业：镀膜可以用于建筑物外墙的涂料和涂层，以提高抗风化、耐腐蚀和防污能力。
此外，有些镀膜可以反射阳光，以提高建筑物的能效。
表面涂覆技术的原理与应用
Overview
1. 表面涂覆技术概述 2. 涂覆材料与工艺 3. 涂覆技术的实际应用 4. 涂覆技术的未来趋势
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表面涂覆技术概述
定义与分类
• 表面涂覆技术：指在物体表面上形成一层覆盖物的过程，以改善材料性能或赋予新功能。 • 常见涂覆技术种类：包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电镀、喷涂等多种
• 环保节能设计：结合绿色建筑理念，采用可回收隔热材料，降低能源消耗，实现建筑可持续 发展。
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涂覆技术的未来趋势
技术创新方向
• 绿色环保涂覆材料：研究开发可降解或循环利用的涂覆材料，减少对环境的污染，提高材料 的可持续性。
• 智能化涂覆工艺：采用先进的传感器和控制系统，实现涂覆过程的精准控制和实时监控，提 升涂覆质量和效率。
• 未来趋势与挑战：当前涂覆技术正向绿色环保、高效节能方向发展，同时面临着新材料开发、 涂覆工艺优化等挑战。
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涂覆材料与工艺
主要涂层材料
• 金属涂层：金属涂层以其良好的导电性和热传导性广泛应用于电子产品和散热设备中，提高 设备的性能和稳定性。
• 陶瓷涂层：陶瓷涂层因其卓越的耐磨性和绝缘性而被用于制造耐磨部件和高电压绝缘体，延 长产品寿命并确保电气安全。
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涂覆技术的实际应用
工业领域中的表面涂覆技术
• 耐磨涂层的重要性：在机械零件上应用耐磨涂层，可显著提高其使用寿命，减少维护成本， 尤其适用于高摩擦和高磨损的工作环境。
• 防腐蚀保护在航空航天：航空航天材料采用先进的防腐蚀涂层，确保在极端气候条件下的长 期稳定性和安全性，保障飞行器的可靠运行。
• 多功能涂层设计：结合纳米技术和复合材料，研发具有自修复、防腐蚀、抗菌等多功能的涂 层，拓展涂覆材料的应用领域。
第五章 表面涂覆技术-part2
c) 对光和热的反射性：镀铝钢材对光和热的反射能力与表
面形成的Al2O3膜有关，在500℃以下仍然保持很高的反 射率，此时镀铝钢板比不锈钢板表面温度低近50℃。适 合做炉子内衬。
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第二节 热浸镀
Al Fe2Al5＋FeAl3
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第二节 热浸镀
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第二节 热浸镀
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第二节 热浸镀
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第三节 堆焊
堆积层堆焊(Build up)：修复填充缺失磨损的体积。 隔离层堆焊(Buttering)：焊接异种材料或有特殊要求的材料时，为
保证接头质量和性能，预先在母材表面（或坡口面）上熔敷的一 定成分的金属层称隔离层。熔敷隔离层的工艺过程称隔离层堆焊
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第三节 堆焊
堆焊技术的进步一是体现在工艺方法上，例如由最初的手 工电弧堆焊、氧乙炔堆焊发展为埋弧堆焊、振动堆焊、气 体保护堆焊和等离子堆焊等；另一方面体现在堆焊材料 上，成分由原来的碳钢、低合金钢发展为多种性能的高合 金钢(如高速钢、高铬合金铸铁)、镍基合金，钴基合金、 铜基合金以及超硬碳化钨金属陶瓷。 汽车、拖拉机、工程机械、轧辊、轴类、工模具等易损零 件均大量采用堆焊工艺修复。修复旧件的费用较低，而使 用寿命往往比新件还高，如堆焊旧轧辊的费用是新轧辊的 30％～50％，而轧制金属量可比新轧辊提高3—5倍。因此， 广泛采用堆焊工艺修复旧件，对节约钢材，节省资金，弥 补配件短缺，提高经济效益等作用显著。
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氧乙炔焰堆焊 手工电弧堆焊 钨极氩弧堆焊
手工送丝 自动送丝 粉末堆焊
熔化极气体保护电弧堆焊 其中：自保护电弧堆焊 单丝 多丝 串联电弧 单 带 极 多 带 极 自动送粉 手工送粉 自动送丝 双 热 丝
埋弧堆焊
等离子弧堆焊 电渣堆焊
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。
第六章 表面涂覆技术
②物理结合。当高速的熔融粒子撞击到基体表面，且紧贴的距离达到基体原子间晶格
指数范围时，就会产生范德华力，而由此引起的结合属于物理结合。一般在基材表面十分 干净或进行活化后才有产生这种结合的可能性。
增 强
③扩散结合。当熔融粒子撞击到基体表面形成紧密接触时，由于变形和高温的作用，
基体表面的原子得到足够的能量，使涂层和基体之间产生原子扩散，形成扩散结合。界面 两侧形成固溶体或金属间化合物，增加了结合强度。
④冶金结合。当基体预热、或喷涂粒子具有高的熔化潜热，或喷涂粒子本身发生放热
化学反应（Ni/Al），熔融态的粒子与局部熔化的基体之间发生“焊合”现象，产生“焊 点”，形成微区冶金结合。
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思考题
• • •涂层的结构特征是什么，是如何形成的? 热喷涂层的残余应力如何分布，为何? 热喷涂层与基体的结合机制有哪些? 几种主要喷涂方法的特征？
2. 熔化的喷涂材料被雾化：线材端部熔化形成的液滴在外加压缩气流或 3. 熔融或软化的微细颗粒的喷射飞行：在飞行过程中，颗粒首先被加速
形成粒子流，随飞行距离增加，粒子运动速度逐渐减小。
4. 粒子在基材表面发生碰撞、变形、凝固和堆积：当具有一定温度和速
度的微细颗粒与基材表面接触时，颗粒与基材表面产生强烈的碰撞， 颗粒的动能转化为热能并部分传递给基材，同时微细颗粒沿凸凹不平 表面产生变形，变形的颗粒迅速冷凝并产生收缩呈扁平状粘结在基材 表面。喷涂的粒子束连续不断的运动并撞击表面，产生碰撞—变形— 冷凝收缩的过程，变形的颗粒与基材表面之间，以及颗粒与颗粒之间 互相粘结在一起，从而形成了涂层。
3D打印技术中的表面涂覆处理方法
3D打印技术中的表面涂覆处理方法在3D打印技术中，表面涂覆处理方法是一项重要的工艺，可以改善打印件的外观质量、增强其性能和保护其表面免受环境侵蚀。
本文将介绍几种常用的表面涂覆处理方法，包括热熔喷涂、涂覆油漆、电镀和化学处理等。
首先，热熔喷涂是一种将熔融粉末材料喷涂到打印件表面的方法。
这种方法可以提供耐磨、防腐蚀和耐高温的表面涂层，提高打印件的使用寿命和性能。
常用的热熔喷涂材料包括聚合物、金属和陶瓷等。
热熔喷涂可以通过调节喷涂参数和材料选择来实现不同的涂层特性，满足不同应用领域的需求。
其次，涂覆油漆是一种常见的表面处理方法，适用于美化打印件外观和保护打印件表面。
涂覆油漆可以改变打印件的颜色、纹理和光泽，并且能够保护打印件免受污染和氧化。
不同类型的油漆包括喷雾漆、刷涂漆和电泳漆等，可以根据打印件的特性和要求选择合适的涂层方式。
另外，电镀是一种将金属镀层加到打印件表面的方法，可以提供耐腐蚀、耐磨和导电等性能。
电镀方法有镀铜、镀镍、镀铬等多种选择，可以根据打印件的需求选择适合的电镀方法。
电镀不仅可以改善打印件的外观和性能，还可以修复打印件的缺陷和增强其机械性能。
此外，化学处理也是一种常用的表面涂覆处理方法，可实现表面硬化、增加耐磨性和改善涂层附着力。
化学处理方法包括阳极氧化和化学淬火等，可根据打印件的材料和要求选择合适的处理方法。
化学处理可以通过改变打印件表面的化学成分和物理性质来增强其性能，使其具有更好的抗腐蚀性和耐磨性。
综上所述，表面涂覆处理方法在3D打印技术中起着至关重要的作用。
热熔喷涂、涂覆油漆、电镀和化学处理等方法可以改善打印件的外观质量、增强其性能和保护其表面。
在实际应用中，我们可以根据打印件的特性和要求选择合适的涂层处理方法，以满足不同领域的需求。
未来，随着3D打印技术的不断发展，表面涂覆处理方法将继续创新和改进，为更广泛的应用领域提供更好的解决方案。
现代表面技术5-表面涂覆技术
七、 涂料成膜机理
涂料首先是一种流动的液体，在基材表面涂布完成之后形 成一层坚韧的薄膜，这个过程是玻璃化温度不断升高的过 程。不同形态和组成的涂料有不同的成膜机理，这由涂料 中的成膜物质性质决定。根据涂料成膜物质的性质，涂料 成膜方式可以分为两大类： 由非转化型成膜物质组成的涂料以物理方式成膜； 由转化型成膜物质组成的涂料以化学方式成膜。 1. 物理成膜方式 依靠涂料内的溶剂或分散剂的直接挥发或聚合物粒子凝聚 得到涂膜的过程称为物理成膜方式。物理成膜方式具体包 括溶剂挥发成膜方式和聚合物凝聚成膜方式两种。
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胶粘剂的分类
无机粘结剂
按基料分
有机粘结剂
天然粘结剂 合成粘结剂
胶液（包括溶液、乳液、无溶剂液体）
胶糊（糊状）
按物理形态分 胶粉 胶棒 胶膜 其它形态的胶 水基蒸发型 溶剂挥发型 热熔型 化学反应型 压敏型
粘结剂
按固化方式分
按受力情况分
结构粘结剂（能传递较大的力） 非结构粘结剂（不能传递较大的力）
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(2) 镍基堆焊材料
Ni-Cr-W-Si Ni-Cr-B-Si型 Ni-Cr-Mo-W
(3) 钴基堆焊材料
主要指钴铬钨堆焊材料，即通常所说的斯太利合金，含铬 25%~33%，钨3%~21%。该堆焊层在650℃左右仍能保持较 高的硬度。此外，堆焊层具有一定的耐腐蚀性能和优良的抗 粘着磨损性能。
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(4) 铜基堆焊材料
铜基堆焊材料分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四种。形式有 焊条、焊丝和堆焊用带极。铜基堆焊材料具有较好的耐大气、 耐海水和耐各种酸碱溶液的腐蚀，耐气蚀和金属间磨损的性 能，常用于以铁基材料为母材的双金属零件的制备或磨损工 件的修补。
松香及其衍生物、虫胶、乳酪素动物胶、大漆及其衍生物等
uct工艺的原理及应用
UCT工艺的原理及应用1. 引言UCT（Universal Coatings Technology）工艺是一种新型的表面涂覆技术，它具有广泛的应用价值和优越的性能。
本文将介绍UCT工艺的原理，并探讨其在各个行业的应用情况。
2. UCT工艺的原理UCT工艺的原理是将涂覆材料以原子状态喷射到基材表面，利用原子间的结合力形成均匀、致密的涂层。
具体来说，UCT工艺主要包括以下几个步骤：•材料制备：将要涂覆的材料制成粉末状，保证粉末的纯度和均匀性。
•真空环境：在真空环境中进行涂覆，以避免氧化等不良反应。
•离子喷射：使用离子束轰击粉末，将粉末原子解离，并提高其活性。
•原子沉积：解离的粉末原子以高速度喷射到基材上，形成致密涂层。
•热处理：通过热处理，提高涂层与基材的结合力和稳定性。
UCT工艺的原理基于高纯度的材料制备和精细的热处理技术，可以实现对涂层的精确控制，从而提高涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
3. UCT工艺的应用UCT工艺在多个行业中都有广泛的应用。
以下是UCT工艺在一些典型行业的应用情况：3.1 汽车制造业在汽车制造业中，UCT工艺可应用于以下方面：•引擎涂层：通过在汽车引擎的关键部位涂覆高硬度、耐磨的材料，提高引擎性能和寿命。
•外观装饰涂层：使用UCT工艺制备的涂层，可以增强汽车外观件的耐磨性和耐候性，延长其使用寿命。
3.2 航空航天在航空航天领域，UCT工艺的应用主要体现在以下方面：•航空发动机涂层：通过在航空发动机叶片等关键部位涂覆高温耐磨材料，提高发动机的工作效率和可靠性。
•航天器表面涂层：使用UCT工艺制备的表面涂层，可以提高航天器的热防护性能，保护航天器在高速大气层的安全运行。
3.3 电子设备制造业在电子设备制造业中，UCT工艺可以应用于以下方面：•半导体器件涂层：通过在半导体器件表面形成均匀致密的涂层，可以提高器件的稳定性和工作寿命。
•显示屏涂层：使用UCT工艺制备的透明导电涂层，可以提高显示屏的透光率和触摸性能。
材料表面处理技术的现状和应用
材料表面处理技术的现状和应用随着人们对材料科学的不断研究和深入了解，材料的表面处理技术也在不断发展和完善。
表面处理技术是指对材料表面进行一定的工艺处理，以提高材料的性能、增强材料的抗腐蚀性、延长材料的寿命等多种功能。
本篇文章将就材料表面处理技术的现状和应用进行探讨。
一、电化学表面处理技术电化学表面处理技术是指利用电化学反应对金属表面进行处理的一种技术。
这种技术不仅可以提高材料的表面硬度，还可以增强材料的耐腐蚀性和降低材料的磨损率。
在工程领域，这种技术被广泛应用于钢材的电镀和电解处理过程中，可以生成稳定的金属氧化物膜，增加材料的耐蚀能力。
二、紫外辐射表面处理技术紫外辐射表面处理技术是一种利用紫外辐射对材料表面进行处理的一种技术。
这种技术主要应用于高分子材料的表面处理中。
紫外辐射可以使高分子表面产生交联反应，从而使材料的附着力和硬度得到提高，同时还可以增加材料的表面能，提高表面润湿性。
三、激光表面处理技术激光表面处理技术是指通过激光的聚焦和能量效应来改变材料表面的物理和化学性质。
这种技术不仅可以提高材料表面的机械性能和硬度，还可以增加材料表面的耐热性和耐腐蚀性。
在实际应用中，激光表面处理技术被广泛用于精密机械、电子元器件等领域。
四、表面涂覆技术表面涂覆技术是指将一层或多层材料涂覆在材料表面上的一种技术。
这种技术不仅可以改变材料表面的颜色、亮度和纹理，还可以提高材料的防腐性能和耐磨性能。
在工程领域中，表面涂覆技术被广泛应用于汽车、航空航天、纸品等多个领域。
五、表面喷砂技术表面喷砂技术是一种利用高速喷射出的硬度颗粒对材料表面进行处理的一种技术。
这种技术可以改善材料表面的光洁度和表面粗糙度，从而增强材料的表面附着力和耐腐蚀性。
在实际应用中，表面喷砂技术被广泛用于钢材、铝材等材料的表面处理过程中。
六、表面脉冲喷涂技术表面脉冲喷涂技术是指一种高速脉冲喷射出的冷态等离子体对材料表面进行处理的一种技术。
这种技术可以增加材料表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
公共基础知识表面涂覆技术基础知识概述
《表面涂覆技术基础知识概述》一、引言表面涂覆技术作为一门重要的工程技术，在现代工业生产和日常生活中发挥着至关重要的作用。
它不仅可以改善材料的外观，还能提高材料的性能，延长其使用寿命。
从传统的油漆涂装到先进的纳米涂层，表面涂覆技术经历了漫长的发展历程，不断推陈出新，为各个领域的发展提供了有力支持。
本文将对表面涂覆技术的基础知识进行全面综合的概述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。
二、基本概念1. 表面涂覆的定义表面涂覆是指在材料表面覆盖一层具有特定性能的物质，以改变材料的表面性质。
这层物质可以是涂料、镀层、薄膜等，其目的是提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、导电性、导热性等性能，或者赋予材料特殊的光学、电学、磁学等特性。
2. 涂覆材料的种类涂覆材料种类繁多，主要包括以下几类：（1）涂料：由成膜物质、颜料、溶剂和助剂等组成，可分为油性涂料、水性涂料、粉末涂料等。
（2）镀层：通过电镀、化学镀、热浸镀等方法在材料表面形成的金属或合金层。
（3）薄膜：采用物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法等技术制备的厚度较薄的涂层。
3. 涂覆工艺的分类涂覆工艺主要有以下几种：（1）喷涂：利用喷枪将涂料雾化后喷涂在材料表面。
（2）刷涂：使用刷子将涂料涂刷在材料表面。
（3）浸涂：将材料浸入涂料中，使涂料附着在材料表面。
（4）电镀：在电场作用下，将金属离子还原成金属沉积在材料表面。
（5）化学镀：利用化学反应在材料表面沉积金属或合金层。
（6）热浸镀：将材料浸入熔融的金属液中，使金属附着在材料表面。
三、核心理论1. 附着力理论附着力是指涂覆材料与基体材料之间的结合力。
附着力的大小直接影响涂层的质量和性能。
附着力的产生主要有以下几种机制：（1）机械结合：涂覆材料与基体材料之间通过机械嵌合作用产生结合力。
（2）物理结合：包括范德华力、氢键等作用，使涂覆材料与基体材料之间产生结合力。
（3）化学结合：涂覆材料与基体材料之间通过化学反应形成化学键，产生结合力。
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过喷 程涂
喷涂 材料
热源
加热熔化 雾化
喷涂粒 子束
飞行
喷涂 层
基体
粒子的飞行阶段
离开热源高温区的熔化态或软化态的粒子在气流或射流 的推动作用下向前喷射，在到达基体表面之前的飞行阶段。
（4）堆焊方法具有高的性能价格比，当工件的基体采用普通 材料，表面采用高合金堆焊层时，可以降低制造成本。
二、堆焊的应用
1）恢复工件由于磨损或腐蚀造成的尺寸减小 2）制备抗磨损层 3）制备抗腐蚀层
异种金属熔焊（堆焊）理论
一、熔合区的形成与结构 1. 熔合区
所谓熔合区一般包括熔合线和具有结晶层与 扩散层的过渡区段 。焊缝完全冷却以后，熔合区 一部分由基体金属组成，另一部分由焊缝金属组 成。
2．熔合区的结构特点
只要晶格相同，基体金属与焊缝金属的熔合区就
有相容性；
根据结晶方向和尺寸相适应的规律，被焊金属晶
格的相差不超过9﹪会产生共同结晶。这时在熔合 区内就出现从一种晶格过渡到另一种晶格的单原 子层，此过渡层总是受到一定的应力；
一般说来，手工电弧焊时，过渡层的厚度约为0.4
～0.6㎜，而用埋弧焊时，约为0.25～0.5㎜。
在线材喷涂时，线材的端部进入热源所产生的温度 场的高温区时很快被加热熔化，熔化的液体金属以熔 滴状存在于线材端部。
过喷 程涂
喷涂 材料
热源
加热熔化
雾化
喷涂粒 子束
喷涂 层
基体
熔滴的雾化阶段
在粉末喷涂时，被熔化或软化的粉末在外加压缩气 流或者热源本身的射流的推动下向前喷射，不发生粉末 的破碎细化和雾化过程；
二、扩散过渡层
在堆焊过程中，固态基体金属和液态金属互相作用引起熔
合区内异扩散。异扩散速度的大小取决于温度、接触时间 、浓度梯度和原子的迁移率。异扩散过渡层往往会损害焊 层的性能。
当基体金属与堆焊金属的成分相差很大时，在焊缝金属熔
合线附近，会形成一个成分变化不定的区域，即扩散过渡 层。
熔合区内形成扩散过渡层 ，在钢中这种扩散运动能力最
二 堆焊材料的选择
工作条件
高应力金属间磨损
低应力金属间磨损 金属间磨损＋腐蚀或氧化 低应力磨料磨损、冲击浸蚀、磨料浸蚀 低应力严重磨料磨损、切割刃 气蚀浸蚀 严重冲击 严重冲击＋腐蚀＋氧化 高温下金属间磨损 凿削式磨料磨损 热稳定性、高温蠕变强度（540℃）
堆焊用合金 亚共晶钴基合金、含金属间化合物钴基
第6章 表面涂敷技术
6.1 堆焊 6.2 热喷涂
6.1 堆焊
堆焊：是借用焊接的手段对金属材料表面进行厚
膜改质。
作用：
对本来是用一般材料制成的零件，通过堆焊一层高合金
，可使其性能得到明显的改善或提高；
堆焊也是修复的方法。
堆焊希望具备的特点：
较小的母材稀释； 较高的熔敷速度； 优良的堆焊层性能。
7. 奥氏体镍铬钢：性能特点是在Cr18Ni8基础上，加入S、Mo 、V、Mn、W等元素，提高耐腐蚀及耐热性能。用于阀门、阀 座、石油化工工业中的反应器、容器等防腐或耐热堆焊。
8. 高速钢：性能特点是含碳量0.7～1.0﹪左右，Cr 3.8～4.5﹪ ；W17～19﹪、V1.0～1.5﹪为主要合金元素，用于刀具修复堆 焊。
9. 马氏体合金铸铁：性能特点是含碳量2%～4%,以白口铸铁为 基,加入W、Cr、Mo、Mn、Ni等元素。合金总量15%～20%。 用于低应力磨料磨损的场合。
10．高铬合金铸铁：性能特点是含碳1.5%～4.5%,铬22%～ 32%,加入Si、Mn、Ni、Mo、B等合金。用于抗低应力和高 硬度磨料腐损场合。 11. 碳化钨合金：性能特点是含WC45%以上，粒状WC在堆 焊中应避免熔化，达到最佳抗磨损性能，基体可以是铁基， 镍基或钴基。 12. 钴基合金：性能特点是含钴30%～70%，Cr25～33， W3%～25%，钴基合金具有最佳综合性能。主要用于重要 的耐高温、冲击、热疲劳、高磨损的工件。 13. 镍基合金：性能特点是Ni-Cr-B-Si堆焊合金堆焊时，润湿 性好，流动性好，堆焊金属硬度HRC50～60。用于抗磨损 堆焊；Ni-Cr-Mo-W具有抗强硫腐蚀能力，用于防腐堆焊
3. 高碳低合金钢：性能特点是含碳量0.7﹪～1.0﹪，合金 总量约5﹪，Mn、Cr、Si为主。硬度较高，用于不受冲击或 弱冲击的低应力磨料磨损零件，如推土机铲刃等。
4. 铬-钼、铬-钨热稳定钢：性能特点是含碳量0.5﹪左右， Cr、W、Mo、V为主要合金元素，红硬性好，高温耐磨性好， 用于热作模具堆焊。
到达基体表面的粒子具有一定的温度和速度，粒子的 尺寸范围为几十微米到几百微米，速度高达每秒几十到几 百米。
未碰撞前粒子温度为粒子成分所决定的熔点温度。 在产生碰撞的瞬间，粒子将其动能转化为热能传给 基体。粒子在碰撞过程中发生变形，成为扁平状粒子，并 在基体表面迅速凝固而形成涂层。
涂层的形成过程
在基体或已形成的涂层表面不断地发生着粒子的碰撞—变 形—冷凝收缩的过程，变形的颗粒与基体或涂层之间互相交错 而结合在一起。粒子在与基体撞击直到冷凝的过程中，冷却速 度 极 高 ： 金 属 喷 涂 时 为 106108C/sec ， 陶 瓷 喷 涂 时 为 104106C/sec，该过程在10-710-6sec内完成。
，均匀性差等缺点。
热喷涂工艺
预处理
清粗 对
洗
糙 化
不 喷
涂
部
位
的
保
护
热喷涂
后处理 表改 面善 精涂 加层 工质
量
喷涂层的形成机理
喷涂材料的熔化
喷涂过程
熔化的喷涂材料的雾化 粒子的飞行阶段 粒子的喷涂阶段
过喷 程涂
喷涂 材料
热源
加热熔化
喷涂粒 子束
喷涂 基体 层
喷涂材料的加热熔化阶段
在粉末喷涂时，喷涂粉末在热源所产生的高温区被 加热到熔化状态或软化状态；
防止堆焊层开裂主要措施有： ①在保证堆焊层性能的前提下，选择与基体材料线膨胀系数 相近的堆焊合金，以减小由于膨胀系数不同造成的热应力； ②采取预热，中间消氢热处理，焊后缓冷的工艺方法，预热 温度可以根据堆焊金属的碳当量确定。
(3)当堆焊金属或母材硬度很高时，可先在基体上堆焊一层 高塑性材料作为堆焊过渡层，如不锈钢或镍基合金，可 防止裂纹形成；
0.9～5.4 2.3～11.3
4.5～11.3 11.3～27.2 11.3～15.9
12～36 22～68
0.5～5.8 0.5～3.6 0.5～3.6～13～
27
15～75
最小堆焊厚度 （㎜）
0.8 0.8 0.8
3.2
3.2
3.2 3.2
3.2 4.8 4.8 3.0 4.0
0.8 2.4 2.4 2.4
15
熔数效率 （﹪）
100 100 85～95
65
98～100
90～95 80～85
95 95 95 95 95
85～95 98～100 98～100 98～100
95～100
6.2 热喷涂
概念：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、陶瓷、氧化物、碳 化物、塑料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态 ，通过高温气流使其雾化，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。
合金 堆焊用低合金钢 大多数钴基或镍基合金 高合金铸铁 碳化物 钴基合金 高合金锰钢 亚共晶基合金 亚共晶、含金属间化合物钴基合金 奥氏体锰钢 钴基合金、碳化物型镍基合金
堆焊方法
一、手工电弧堆焊
（1）为降低稀释率应采用小电流、短弧长、慢速度的方法， 焊接电流应比普通焊条小10﹪～15﹪；
（2）为防止堆焊层开裂，对于一些用于与泥沙、粉尘、矿石 直接磨损的工件，堆焊金属一般选用高铬合金铸铁堆焊条， 如基体为低碳、低合金钢，韧性较好，可以允许堆焊层存在 密集的小裂纹时，应采取相应的工艺措施；
强的是碳 。
堆焊合金的类型及性能
一 堆焊合金的类型
1.低碳低合金钢: 性能特点是含碳量小于0.3﹪，合金元素 总量少于5﹪，Mn、Cr、Si为主，冲击韧性好，易于机械加 工，用于金属间磨损的零件，如轴类、齿轮等。
2. 中碳低合金钢：性能特点是含碳量0.3﹪～0.6﹪，合金 元素总量少于5﹪，Cr、Mn、Mo、Si为主，抗压强度高，适 合于受中等冲击的磨损零件。
双热丝
电渣堆焊
稀释率①（﹪ ）
1～10 1～10 1～10
10～20
10～20
10～40 15～40
30～60 15～25 10～25 10～20 8～15
5～15 5～15 5～15 5～15
10～14
熔数速度（kg/h ）
0.5～1.8 0.5～6.8 0.5～1.8
0.5～5.4
0.5～4.5
金属表面堆焊的特点
1.堆焊的目的是表面改质，因此，堆焊材料与基体差别很大， 具有异种金属焊接的特点；
2.与整个基体相比，堆焊层仍是很薄的一层，因此，其本身对 整体强度的贡献小，只要能承受表面耐磨等要求即可。结 合力也无很高要求，一般冶金结合即可。
3.要保证堆焊层自身的高性能，要求尽可能低的稀释率。 4.堆焊用于强化某些表面，因而希望焊层尽可能平整、均匀。
在飞行过程中，粒子的飞行速度随着粒子离喷嘴距离的 增大而发生如下的变化：粒子首先被气流或射流加速，飞 行速度从小到大，到达一定距离后飞行速度逐渐变小。这 些具有一定温度和飞行速度的粒子到达基体表面时即进入 喷涂阶段。
过喷 程涂
喷涂 材料
热源
加热熔化
雾化