热喷涂、喷焊与堆焊技术

《热喷涂、喷焊与堆焊技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、6热喷涂、喷焊与堆焊技术教学目的和要求学习热喷涂、喷焊与堆焊技术的工艺流程，主要工艺方法及其基本原理与主要特点；热喷涂层的组织特征及涂层应力特点。重点：热喷涂技术的技术原理与特点、工艺流程、涂层形成过程、喷涂层的组织特征及涂层应力特点。前言热喷涂、喷焊、堆焊技术都是利用热能(如氧-乙炔火焰、电弧、等离子火焰等)将具有特殊性能的涂层材料熔化后涂敷在工件上形成涂层的技术。重要特点：可以制备比较厚的涂层(0.1-10mm)。主要应用：制造复合层零件修复6.1热喷涂技术一、热喷涂技术原理与特点热喷涂原理定义：采用各种热源使涂层材

2、料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程。分类：各喷涂方法的焰流温度和粒子速度不同。2.热喷涂技术的特点涂层及基体材质广泛基体温度低操作灵活喷涂效率高、涂层厚度范围宽(不足)热效率低、材料利用率低、涂层与基体结合强度较低。(三低)3.涂层材料有较宽的液相区，在喷涂温度下不易分解或挥发；必须是线材或粉末材料热喷涂材料按材料的形态分线材、棒材和粉末三大类。（1）热稳定性好，在高温焰流中不升华，不分解(复合粉末）。（2）有较宽的液相区，使熔滴在较长时间内保持液相。（3）与基材有

3、相近的热膨胀系数，以防止因膨胀系数相差过大产生较大的热应力。（4）喷涂材料在熔融状态下应和基材有较好的浸润性，以保证涂层与基材之间有良好的结合性能。热喷涂材料的要求（1）要把实用性、工艺性和经济性结合起来考虑，尽量选择合理的喷涂材料。（2）对于重要的部件以获得最优涂层性能为准则；不十分重要的部件则以获得最大的经济效益为准则。（3）根据工件的工作环境选择合适的工作涂层。（4）为满足喷涂工件的使用要求，可采用复合涂层和梯度涂层。热喷涂材料的选材原则4.涂层形成过程涂层材料经加热熔化和加速→撞击基体→冷却凝固→形成涂层（1）喷

4、涂材料被加热到熔融状态。（2）喷涂材料被雾化成微小熔滴并高速撞击基体表面，撞击基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，形成的涂层结合越好。（3）熔融的高速粒子在冲击基材表面后发生变形，冷凝后形成涂层。涂层形成过程5.涂层结构组成：由大小不一的扁平颗粒、未熔化的球形颗粒、夹杂和孔隙组成。孔隙产生原因：未熔化颗粒的低冲击动能；喷涂角度不同时造成的遮蔽效应；凝固收缩和应力释放效应。孔隙的影响：(不利)将损坏涂层的耐腐蚀性能，增加涂层表面加工后的粗糙度，降低涂层的结合强度、硬度、耐磨性。(有利)孔隙可以储存润滑剂，提高涂层的隔热性能，

5、减小内应力并因此增加涂层厚度，以及提高涂层抗热震性能。此外，孔隙还有助于提高涂层的可磨耗性能，特别适用于可磨耗封严涂层中。热喷涂涂层结构示意图1-涂层;2-氧化物夹杂;3-孔隙或空洞;4-颗粒间的粘接;5-变形颗粒;6-基体粗糙度;7-涂层与基体结合面6.热喷涂中的相变高冷速→亚稳相→使用时相变或分解→相变应力7.涂层应力喷涂完成后，在涂层内部会产生残余张应力而在基体表面产生压应力。其大小与涂层厚度成正比。薄涂层一般比厚涂层更加经久耐用。涂层结构和喷涂方法影响涂层的应力水平。残余应力限制了涂层的厚度。减少涂层残余应力措施

6、：（1）调整喷涂工艺参数；（2）致密涂层的残余应力要比疏松涂层大；（3）采用梯度过渡层缓和涂层内应力。8.涂层的结合强度结合强度较差。结合机理：机械结合(抛锚作用)：机械咬合微冶金结合：局部扩散和焊合结合强度只相当于母体材料的5－30%（10－90MPa）。9.热喷涂工艺流程和质量控制工艺流程：基体表面预处理、热喷涂、后处理、精加工等过程。清洗与粗化是两个非常重要工艺步骤，直接影响涂层的结合质量。粗化表面可使涂层与基体之间、涂层颗粒之间的结合得到强化：①提供表面压应力；②提供涂层颗粒互锁的结构；③增大结合面积；④净化表面

7、。粗化处理一般采用喷砂加粘结底层的办法。粘结底层：能够在很宽的条件下喷涂并粘结在清洁、光滑的表面上的涂层，且其表面粗糙度适中，对随后喷涂的其它涂层有良好的粘结作用。粘结底层适用于太薄或太硬的基体材料。采用喷砂加粘结底层的粗化处理方法，可明显提高结合强度。喷涂质量控制：热能的产生热能与喷涂材料交互作用颗粒与基体交互作用（1）净化处理：清除表面污垢。（2）粗化处理：提高涂层与基体之间的结合牢度。基材表面预处理粗化处理可提高涂层结合强度的理由是：1）提供表面压应力；2）提供与涂层颗粒互锁机会；3）增大结合面积；4）净化表面。1

8、）表面喷砂，使其粗糙度为Ra3.2～12.5μm；粗化处理的方法2）开槽；4）喷涂粘结底层。3）电火花拉毛；涂层的后处理包括封孔处理和致密化处理。多孔隙是热喷涂层的固有缺陷(孔隙度可大于15%)。封孔处理的作用：①防止或阻止涂层界面处的腐蚀；②延长铝和锌防护涂层的寿命；③在某些机械部件中防止液体和压力的密封泄露；④防