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1、第三章第三章 热喷涂热喷涂定义：热喷涂是将熔融状态的喷涂材料通定义：热喷涂是将熔融状态的喷涂材料通过高速气流雾化并喷射在工件表面上，形过高速气流雾化并喷射在工件表面上，形成喷涂层的一种表面加工方法。成喷涂层的一种表面加工方法。1严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。热喷涂方法及其技术特性2严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。热喷涂原理u1.热喷涂涂层的形成热喷涂涂层的形成u热喷涂时，涂层材料的粒子被热源加热热喷涂时，涂层材料的粒子被热源加热到熔融
2、态或高塑性状态，在外加气体或到熔融态或高塑性状态，在外加气体或焰流本身的推力下，雾化并高速喷射向焰流本身的推力下，雾化并高速喷射向基体表面，涂层材料的粒子与基体发生基体表面，涂层材料的粒子与基体发生猛烈碰撞而变形、展平沉积于基体表面，猛烈碰撞而变形、展平沉积于基体表面，同时急冷而快速凝固，颗粒这样遂层沉同时急冷而快速凝固，颗粒这样遂层沉积而堆积成涂层。积而堆积成涂层。3严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。热喷涂涂层的结构特点u热喷涂涂层形成过程决定了涂层的结构特热喷涂涂层形成过程决定了涂层的结构特点，喷涂层是由无数变形
3、粒子相互交错呈点，喷涂层是由无数变形粒子相互交错呈波浪式堆叠在一起的层状组织结构，涂层波浪式堆叠在一起的层状组织结构，涂层中颗粒与颗粒之间不可避免地存在一些孔中颗粒与颗粒之间不可避免地存在一些孔隙和空洞，并伴有氧化物夹杂，其特点为：隙和空洞，并伴有氧化物夹杂，其特点为：u呈层状呈层状u含有氧化物夹杂含有氧化物夹杂u含有孔隙或气孔含有孔隙或气孔4严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。热喷涂涂层的结合机理 u涂层的结合包括涂层的结合包括涂层与基体的结合涂层与基体的结合和和涂涂层内部的结合层内部的结合。涂层与基体表面的粘结。涂
4、层与基体表面的粘结力称为力称为结合力结合力，涂层内部的粘结力称为，涂层内部的粘结力称为内聚力内聚力。涂层中颗粒与基体之间的结合。涂层中颗粒与基体之间的结合以及颗粒之间的结合机理，目前尚无定以及颗粒之间的结合机理，目前尚无定论，通常认为有以下几种方式。论，通常认为有以下几种方式。5严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1 机械结合u碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒和凹凸不平的表面相互嵌合，介以颗粒和凹凸不平的表面相互嵌合，介以颗粒的机械联锁而形成的结合（抛锚效应），的机械联锁而形成的结合
5、（抛锚效应），一般来说，涂层与基体的结合以机械结一般来说，涂层与基体的结合以机械结合为主。合为主。6严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2 冶金化学结合u这是当涂层和基体表面产生冶金反应，如出现扩这是当涂层和基体表面产生冶金反应，如出现扩散和合金化时的一种结合类型。当喷涂后进行重散和合金化时的一种结合类型。当喷涂后进行重熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合主要是冶金结熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合主要是冶金结合。合。u基体粗糙度氧化物加杂孔隙或孔洞颗粒间的粘接基体粗糙度氧化物加杂孔隙或孔洞颗粒间的粘接颗粒基体粗糙度基体涂层对
6、基体的粘接力颗粒基体粗糙度基体涂层对基体的粘接力7严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3 物理结合u颗粒与基体表面间由范德华力或次价键颗粒与基体表面间由范德华力或次价键形成的结合形成的结合8严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4涂层的残余应力u当熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形的同当熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形的同时受到激冷而凝固，从而产生收缩应力。涂层时受到激冷而凝固，从而产生收缩应力。涂层的外层受拉应力，基体有时也包括涂层的内层的外
7、层受拉应力，基体有时也包括涂层的内层则产生压应力。涂层中的这种残余应力是由热则产生压应力。涂层中的这种残余应力是由热喷涂条件及喷涂材料与基体材料的物理性质的喷涂条件及喷涂材料与基体材料的物理性质的差异所造成的。它影响涂层的质量、限制涂层差异所造成的。它影响涂层的质量、限制涂层的厚度。工艺上要采取措施以消除和减少涂层的厚度。工艺上要采取措施以消除和减少涂层的残余应力。的残余应力。9严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。孔隙度u孔隙度的大小与颗粒的温度和速度以及喷孔隙度的大小与颗粒的温度和速度以及喷涂距离和喷涂角度等喷涂参数
8、有关。一般涂距离和喷涂角度等喷涂参数有关。一般来说，温度及速度都低的火焰喷涂和电弧来说，温度及速度都低的火焰喷涂和电弧喷涂涂层的孔隙度都比较高，一般达到百喷涂涂层的孔隙度都比较高，一般达到百分之几，甚至可达百分之十几。而高温的分之几，甚至可达百分之十几。而高温的等离子喷涂涂层及高速的超音速火焰喷涂等离子喷涂涂层及高速的超音速火焰喷涂涂层则孔隙度较低。最低可达涂层则孔隙度较低。最低可达0.5以下。以下。10严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。热喷涂涂层的性能 化学成分化学成分u由于涂层材料在熔化和喷射过程中，在高温下由于
9、涂层材料在熔化和喷射过程中，在高温下会与周围介质发生作用生成氧化物、氮化物，会与周围介质发生作用生成氧化物、氮化物，以及在高温下会发生分解，以及在高温下会发生分解，因而因而涂层的成分与涂层的成分与涂层材料的成分是有一定的差异涂层材料的成分是有一定的差异的，并在一定的，并在一定程度上影响涂层的性能。程度上影响涂层的性能。u通过喷涂方法的选择可以避免和减轻这一现象通过喷涂方法的选择可以避免和减轻这一现象的发生。如采用低压等离子喷涂可大大减少涂的发生。如采用低压等离子喷涂可大大减少涂层材料的氧化，而高速火焰喷涂则可以防止碳层材料的氧化，而高速火焰喷涂则可以防止碳化物的高温分解。化物的高温分解。11严
10、格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。硬度u由于热喷涂涂层在形成时的激冷和高速撞由于热喷涂涂层在形成时的激冷和高速撞击，涂层晶粒细化以及晶格产生畸变使涂击，涂层晶粒细化以及晶格产生畸变使涂层得到强化，因而热喷涂涂层的硬度层得到强化，因而热喷涂涂层的硬度比一比一般材料的硬度要高一些般材料的硬度要高一些，其大小也会因喷，其大小也会因喷涂方法的不同而有所差异。涂方法的不同而有所差异。12严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。结合强度u热喷涂涂层与基体的结合
11、主要依靠与基热喷涂涂层与基体的结合主要依靠与基体粗糙表面的机械咬合（抛描效应）。体粗糙表面的机械咬合（抛描效应）。基材表面的清洁程度、涂层材料的颗粒基材表面的清洁程度、涂层材料的颗粒温度和颗粒撞击基体的速度以及涂层中温度和颗粒撞击基体的速度以及涂层中残余应力的大小均会影响涂层与基体的残余应力的大小均会影响涂层与基体的结合强度，因而涂层的结合强度也与所结合强度，因而涂层的结合强度也与所采用的喷涂方法有关。采用的喷涂方法有关。13严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。冷热疲劳性能u对于一些在冷热循环状态下使用的工件，其涂对于
12、一些在冷热循环状态下使用的工件，其涂层的抗冷热疲劳（或称热震）性能至关重要，层的抗冷热疲劳（或称热震）性能至关重要，如若该涂层的抗热震性能不好，则工件在使用如若该涂层的抗热震性能不好，则工件在使用过程中便会很快开裂甚至剥落。过程中便会很快开裂甚至剥落。涂层抗热震性涂层抗热震性能的好坏主要取决于能的好坏主要取决于涂层材料与基体材料的热涂层材料与基体材料的热膨胀系数差异的大小和涂层与基体材料结合的膨胀系数差异的大小和涂层与基体材料结合的强弱。强弱。14严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、热喷涂方法分类u按照加热喷涂材料
13、的热源种类来分的，按此可分按照加热喷涂材料的热源种类来分的，按此可分为：为：u火焰类，包括火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速喷火焰类，包括火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂；涂；u电弧类，包括电弧喷涂和等离子喷涂；电弧类，包括电弧喷涂和等离子喷涂；u电热法电热法,包括电爆喷涂、感应加热喷涂和电容包括电爆喷涂、感应加热喷涂和电容放电喷涂；放电喷涂；u激光类：激光喷涂。激光类：激光喷涂。15严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、粉末火焰喷涂二、粉末火焰喷涂图3-1 粉末火焰喷涂原理1-氧-乙炔混合气 2-氧气 3-喷枪 4-粉末 5
14、-火焰 6-喷涂层 7-工件 8-喷涂射流 9-喷嘴16严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。17严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。SPH-E射吸式喷枪的外形结构 18严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。19严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。20三三 电弧喷涂电弧喷涂定义：电弧喷涂时，将两根通
15、电的金属定义：电弧喷涂时，将两根通电的金属丝分别送入喷枪，利用在丝端产生的电丝分别送入喷枪，利用在丝端产生的电弧将金属丝本身熔化，并由压缩空气将弧将金属丝本身熔化，并由压缩空气将熔化的金属雾化成微粒，喷射到工件表熔化的金属雾化成微粒，喷射到工件表面，形成喷涂层。面，形成喷涂层。21严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。电弧喷涂的原理 1-工件 2-喷涂层 3-金属丝导管 4-送丝机构 5-金属丝 6-压缩空气导管22严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发
16、事件。四、四、等离子喷涂等离子喷涂u超高温特性，便于进行高熔点材料超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。的喷涂。u喷射粒子的速度高，涂层致密，粘喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。结强度高。u由于使用惰性气体作为工作气体，由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。所以喷涂材料不易氧化。23严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。等离子喷涂原理 1-工件 2-喷涂层 3-前枪体 4-冷却水出口 5-等离子气进口6-绝缘套 7-冷却水进口 8-钨电极 9-后枪体 10-送粉口24严格执行突发事件上报制度、校外活动
17、报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。等离子喷涂设备工位布置示意图 1-喷枪 2-送粉器 3-控制柜 4-等离子气和送粉气瓶 5-直流电源 6-冷却水进口 7-冷却水出口25严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。影响涂层质量的工艺参数u等离子气体等离子气体u电弧的功率电弧的功率u供粉供粉u喷涂距离和喷涂角喷涂距离和喷涂角u喷枪与工件的相对运动速度喷枪与工件的相对运动速度u基体温度控制基体温度控制26严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并
18、处理各类违纪行为或突发事件。真空等离子喷涂真空等离子喷涂（又叫低压等离子喷涂）（又叫低压等离子喷涂）u真空等离子喷涂是在气氛可控的，真空等离子喷涂是在气氛可控的，440Kpa的密封室内进行喷涂的技术。的密封室内进行喷涂的技术。u喷流速度是超音速的，而且非常适合于喷流速度是超音速的，而且非常适合于对氧化高度敏感的材料。对氧化高度敏感的材料。27严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。水稳等离子喷涂水稳等离子喷涂u工作原理工作原理：喷枪内通入高压水流，并在：喷枪内通入高压水流，并在枪筒内壁形成涡流，这时，在枪体后部枪筒内壁形成
19、涡流，这时，在枪体后部的阴极和枪体前部的旋转阳极间产生直的阴极和枪体前部的旋转阳极间产生直流电弧，使枪筒内壁表面的一部分蒸发、流电弧，使枪筒内壁表面的一部分蒸发、分解，变成等离子态，产生连续的等离分解，变成等离子态，产生连续的等离子弧。子弧。u喷涂高熔点材料，特别是氧化物陶瓷，喷涂高熔点材料，特别是氧化物陶瓷，喷涂效率非常高。喷涂效率非常高。28严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。五、超音速喷涂（五、超音速喷涂（HVOF）u燃料气体燃料气体(氢气氢气,丙烷丙烷,丙烯或乙炔丙烯或乙炔-甲烷甲烷-丙丙烷混合气体等烷混合气体
20、等)与助燃剂（与助燃剂（O2）以一定的）以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸式燃烧，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（管获得超音速。同时通入送粉气（Ar或或N2），定量沿燃烧头内碳化钨中心套管），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送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件上形成涂层。上形成涂层。29严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。五、超音速喷涂（五、超音速喷涂（HVOF）30严格执行突发事件上报制度、
21、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。31严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。32严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。33严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。Laval 管Laval管管34严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。uds/s=(M-1)
22、dV/V声声u其中：其中：S管器截面积；管器截面积；V/V声（马赫声（马赫数）；数）；V流体速度流体速度u由式中我们看出：当由式中我们看出：当Vv声，即声，即1时，则时，则dv与与ds符号相同符号相同,即随管道截面积变大即随管道截面积变大(ds为正为正)时时,流体速度也增大。当流体速度也增大。当Vv声，即声，即m）、分布范围窄，）、分布范围窄，否则不能熔化。否则不能熔化。u涂层结合强度、致密度高，无分层现象。涂层结合强度、致密度高，无分层现象。u涂层表面粗糙度低。涂层表面粗糙度低。u喷涂距离可在较大范围内变动，而不影响喷涂距离可在较大范围内变动，而不影响喷涂质量。喷涂质量。u可得到比爆炸喷涂更
23、厚的涂层，残余应力可得到比爆炸喷涂更厚的涂层，残余应力也得到改善。也得到改善。u喷涂效率高，操作方便。喷涂效率高，操作方便。u噪音大（大于噪音大（大于120dB），需有隔音和防护），需有隔音和防护装置。装置。37第二节第二节 热喷涂材料热喷涂材料热喷涂材料成分划分热喷涂材料成分划分金属及合金、金属及合金、自熔性合金、自熔性合金、复合材料、复合材料、陶瓷陶瓷塑料塑料38严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。u选择喷涂材料参考的原则：选择喷涂材料参考的原则：u1）根据被喷涂工件的工作环境，使用要求和各）根据被喷涂工件的工作环
24、境，使用要求和各种啧涂材料的已知性能，选择最适合用途要求的种啧涂材料的已知性能，选择最适合用途要求的材料。材料。u2）尽量使喷涂材料的热膨胀系数与工件材料相）尽量使喷涂材料的热膨胀系数与工件材料相接近。接近。u3)喷涂材料的成本和来源。喷涂材料的成本和来源。39严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、耐磨喷涂材料u使用最多使用最多:自熔性合金材料（镍基、钴基和铁基自熔性合金材料（镍基、钴基和铁基合金）和陶瓷材料，或者是这两类材料的混合物。合金）和陶瓷材料，或者是这两类材料的混合物。u不要求耐高温而只要求耐磨不要求耐高温
25、而只要求耐磨:碳化物（如碳化钨碳化物（如碳化钨等）与镍基自熔合金的混合物。碳化钨喷涂层的等）与镍基自熔合金的混合物。碳化钨喷涂层的工作温度应在工作温度应在480以下，超过此温度时，最好以下，超过此温度时，最好选择碳化钛、碳化铬或陶瓷材料。此外，在滑动选择碳化钛、碳化铬或陶瓷材料。此外，在滑动磨损的条件下，选择高碳钢、马氏体不诱钢、钼、磨损的条件下，选择高碳钢、马氏体不诱钢、钼、镍铬合金等喷涂材料，都可获得很好的耐磨性能。镍铬合金等喷涂材料，都可获得很好的耐磨性能。40严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1 金属涂层的研
26、究现状u热喷涂热喷涂金属涂层是研究和应用较早的耐磨金属涂层是研究和应用较早的耐磨涂层，常用的有金属涂层，常用的有金属(Mo、Ni)、碳钢和低合金、碳钢和低合金钢、不锈钢和钢、不锈钢和Ni-Cr合金系列涂层。一般采用合金系列涂层。一般采用火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、HVOF及及爆炸喷涂工艺，涂层具有与基体的结合强度较爆炸喷涂工艺，涂层具有与基体的结合强度较高，耐磨、抗腐蚀性能较好等优点，用于修复高，耐磨、抗腐蚀性能较好等优点，用于修复磨损件及机械加工超差件。磨损件及机械加工超差件。41严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止
27、、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。u采用铝系合金等离子喷涂技术对活塞环、同步环采用铝系合金等离子喷涂技术对活塞环、同步环及气缸等零件进行喷涂时，涂层具有良好的耐磨性、及气缸等零件进行喷涂时，涂层具有良好的耐磨性、高结合强度及优异的耐粘着磨损性，在有润滑油的高结合强度及优异的耐粘着磨损性，在有润滑油的条件下具有良好的抗咬死性和抗拉伤性能。高碳钢条件下具有良好的抗咬死性和抗拉伤性能。高碳钢丝、不锈钢丝、不锈钢(Crl3型、型、18-8型等型等)合金丝是常用的耐合金丝是常用的耐磨耐蚀喷涂材料。具有强度较高、耐磨性好、来源磨耐蚀喷涂材料。具有强度较高、耐磨性好、来源广泛、价格低廉等特点。广泛、价格低
28、廉等特点。NiCr涂层具有较好的耐涂层具有较好的耐热、抗腐蚀及抗冲蚀磨损的性能，可作为电站锅炉热、抗腐蚀及抗冲蚀磨损的性能，可作为电站锅炉的过热器管和再热器管的防护涂层，采用火焰和等的过热器管和再热器管的防护涂层，采用火焰和等离子喷涂方法可制备具有不同组织结构的离子喷涂方法可制备具有不同组织结构的NiCr金金属耐磨涂层，涂层中孔隙率和氧化物含量较高。属耐磨涂层，涂层中孔隙率和氧化物含量较高。42严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2 陶瓷涂层的研究现状u热喷涂热喷涂陶瓷粉末包括氧化物、碳化物、硼化物、陶瓷粉末包括氧化物
29、、碳化物、硼化物、氮化物及硅化物等，是金属元素和非金属元素组成的氮化物及硅化物等，是金属元素和非金属元素组成的晶体或非晶体化合物。陶瓷涂层具有高熔点、高硬度晶体或非晶体化合物。陶瓷涂层具有高熔点、高硬度和良好的耐磨性、耐腐蚀性以及高温稳定性等特点。和良好的耐磨性、耐腐蚀性以及高温稳定性等特点。但喷涂陶瓷涂层工艺复杂，成本较高，而且涂层表面但喷涂陶瓷涂层工艺复杂，成本较高，而且涂层表面容易出现裂纹，抗热疲劳性能不如金属涂层；而且涂容易出现裂纹，抗热疲劳性能不如金属涂层；而且涂层的韧性较差，不能用于承受较大的冲击载荷。目前层的韧性较差，不能用于承受较大的冲击载荷。目前常用的陶瓷涂层有常用的陶瓷涂层
30、有A12O3、TiO2、Cr2O3、ZrO2、WC、TiC、Cr3C2、TiB2等，一般采用等离子喷涂、等，一般采用等离子喷涂、火焰喷涂、火焰喷涂、HVOF和爆炸喷涂技术制备。和爆炸喷涂技术制备。43严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3 金属陶瓷涂层的研究现状 u金属与陶瓷材料各有其独特的优异性能和明显的性金属与陶瓷材料各有其独特的优异性能和明显的性能弱点，如何把金属与陶瓷材料各自的优势性能结合起能弱点，如何把金属与陶瓷材料各自的优势性能结合起来，一直是材料科学与工程界研究的方向。金属陶瓷复来，一直是材料科学与工程界
31、研究的方向。金属陶瓷复合涂层技术，即在塑性的基体上均匀地分布着颗粒形状、合涂层技术，即在塑性的基体上均匀地分布着颗粒形状、尺寸大小适当的陶瓷相，成功地实现金属和陶瓷的优势尺寸大小适当的陶瓷相，成功地实现金属和陶瓷的优势结合，制备既有金属强度和韧性，又有陶瓷耐高温、耐结合，制备既有金属强度和韧性，又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合材料，大大拓宽了金属材料磨损、耐腐蚀等优点的复合材料，大大拓宽了金属材料和陶瓷材料各自的应用范围，在航空、航天、化工、机和陶瓷材料各自的应用范围，在航空、航天、化工、机械、电力等工业领域得到成功应用。在工业上应用最广械、电力等工业领域得到成功应用。在工业上应用最
32、广的金属陶瓷涂层主要有：的金属陶瓷涂层主要有：Cr3C2-NiCr、WC-Co。大多。大多采用采用HVOF、等离子及爆炸喷涂工艺。、等离子及爆炸喷涂工艺。44严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4 非晶态涂层的研究现状u非晶态是一种长程无序，短程有序的材料。非晶态是一种长程无序，短程有序的材料。非晶态材料的物理、化学性能常比相应的晶态材非晶态材料的物理、化学性能常比相应的晶态材料更优异，具有高强度、高韧性、高硬度、高抗料更优异，具有高强度、高韧性、高硬度、高抗蚀性能、软磁特性等，是一类很有发展前途的新蚀性能、软磁特性等
33、，是一类很有发展前途的新型金属材料。热喷涂非晶态合金涂层是近年来材型金属材料。热喷涂非晶态合金涂层是近年来材料科学中广泛研究的一个新领域，热喷涂技术作料科学中广泛研究的一个新领域，热喷涂技术作为大面积非晶涂层制备方法之一已开始引起广泛为大面积非晶涂层制备方法之一已开始引起广泛关注，常用的方法有等离子喷涂、关注，常用的方法有等离子喷涂、HVOF和爆炸和爆炸喷涂。喷涂。45严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。按耐磨涂层功能分类u耐粘着磨损涂层耐粘着磨损涂层u耐磨粒磨损涂层耐磨粒磨损涂层u耐冲蚀涂层耐冲蚀涂层46严格执行突发
34、事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。耐粘着磨损涂层u(1)功能：这些涂层有的容许磨粒嵌入和变形功能：这些涂层有的容许磨粒嵌入和变形(软支承表面软支承表面);有的则是硬的支承材料有的则是硬的支承材料(硬支承硬支承表面表面)。u(2)对耐粘着磨损涂层的要求。这些涂层应满对耐粘着磨损涂层的要求。这些涂层应满足足:u1)依软或硬支承的不同依软或硬支承的不同,选用不耐磨的软质材选用不耐磨的软质材料及耐磨的硬质材料料及耐磨的硬质材料;u2)对硬支承来说对硬支承来说,涂层要适应大载荷和高速度涂层要适应大载荷和高速度的要求的要求47严格执行突发事
35、件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。u(3)喷涂材料有铝青铜、磷青铜、巴氏合金、锡喷涂材料有铝青铜、磷青铜、巴氏合金、锡(以上是软支承以上是软支承);u自熔合金与钼或铜的混合物、高碳钢、不锈钢、自熔合金与钼或铜的混合物、高碳钢、不锈钢、-合金、氧化物陶瓷等合金、氧化物陶瓷等(以上是硬支承以上是硬支承)。u(4)喷涂方法有燃烧火焰喷涂喷涂方法有燃烧火焰喷涂(线材或粉材线材或粉材)、等、等离子喷涂。离子喷涂。48严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。u(5)应用实
36、例包括巴氏合金轴瓦、水压应用实例包括巴氏合金轴瓦、水压机轴套、止推轴瓦、活塞导承、压气机机轴套、止推轴瓦、活塞导承、压气机十字滑块、铜合金衬套、防伤轴承、主十字滑块、铜合金衬套、防伤轴承、主齿轮轴颈。齿轮轴颈。49严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。耐磨粒磨损涂层u磨粒磨损是磨损中的重要形式磨粒磨损是磨损中的重要形式,当考虑到当考虑到该过程处于不同温度该过程处于不同温度(538为低温为低温,538843为高温为高温)时时,则该类涂层具有很广则该类涂层具有很广的应用面。的应用面。u(1)功能。耐磨粒磨损涂层能经受外来功能
37、。耐磨粒磨损涂层能经受外来磨粒的作用磨粒的作用,或是发生于某一硬表面或软或是发生于某一硬表面或软表面之间滑动。表面之间滑动。50严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。u(2)对耐磨粒磨损涂层的要求。这些涂层对耐磨粒磨损涂层的要求。这些涂层的硬度要超过所存磨粒的硬度的硬度要超过所存磨粒的硬度;对工作温对工作温度要适应度要适应,在高温中要有良好的抗氧化性在高温中要有良好的抗氧化性u(3)喷涂材料包括陶瓷、金属陶瓷、合金喷涂材料包括陶瓷、金属陶瓷、合金和金属和金属,根据工况从中选定根据工况从中选定u(4)推荐的喷涂方法有等离子
38、喷涂、燃烧推荐的喷涂方法有等离子喷涂、燃烧火焰喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂和火焰喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂和电弧喷涂电弧喷涂51严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(5)应用实例u包括矿石输送系统、贮存设备、破碎系统、筛分系统、包括矿石输送系统、贮存设备、破碎系统、筛分系统、选矿系统、造粒系统、球磨机、抽风机叶片、抛光夹具选矿系统、造粒系统、球磨机、抽风机叶片、抛光夹具,冲压模、转炉入料口、切断机、液压千斤顶、氧传感冲压模、转炉入料口、切断机、液压千斤顶、氧传感器、鼓风炉体、高炉料钟、泥浆泵活塞杆、拉丝绞盘、器、鼓风
39、炉体、高炉料钟、泥浆泵活塞杆、拉丝绞盘、制动卷筒、挤压模、导向杆、泵密封、锻造工具、破碎制动卷筒、挤压模、导向杆、泵密封、锻造工具、破碎辊、热成型模具、各类曲轴、各类主轴和传动轴、各种辊、热成型模具、各类曲轴、各类主轴和传动轴、各种轴套、球磨机内衬、切削刀口、叶轮、机械密封套、阀轴套、球磨机内衬、切削刀口、叶轮、机械密封套、阀座、各类齿轮、油压机拉杆、葫芦齿轴、车床拖板、电座、各类齿轮、油压机拉杆、葫芦齿轴、车床拖板、电机端盖、螺杆泵、冲头、车床分配轴、混砂机刮板、磨机端盖、螺杆泵、冲头、车床分配轴、混砂机刮板、磨煤机锤头和冲击板、浮选机螺旋、磨粉机衬胆、无心磨煤机锤头和冲击板、浮选机螺旋、磨
40、粉机衬胆、无心磨托板、给水泵平衡卷、金刚石工具、冷拔钢管内模、钢托板、给水泵平衡卷、金刚石工具、冷拔钢管内模、钢管、芯棒顶头、制动鼓。各类轧辊管、芯棒顶头、制动鼓。各类轧辊初轧辊、支撑初轧辊、支撑辊、导卫板、夹送辊、成型辊、热处理炉辊、推料辊、辊、导卫板、夹送辊、成型辊、热处理炉辊、推料辊、传送辊、牵引辊、冷轧机辊、酸洗槽支承辊、镀锌槽浸传送辊、牵引辊、冷轧机辊、酸洗槽支承辊、镀锌槽浸没辊等没辊等52严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。耐冲蚀涂层u(1)功能。这些涂层能经受尖利的硬颗粒引起的功能。这些涂层能经受尖利的硬
41、颗粒引起的磨损磨损,这些颗粒存在于气体或液体之中这些颗粒存在于气体或液体之中,并以一定并以一定的速度运动。的速度运动。u(2)对耐冲蚀涂层的要求。这些涂层应满足对耐冲蚀涂层的要求。这些涂层应满足:u1)选择硬涂层选择硬涂层,但冲击角大于但冲击角大于45时时,同时应注同时应注意涂层的韧性意涂层的韧性;u2)大多数涂层应进行封孔处理大多数涂层应进行封孔处理;u3)涂层能经受介质的腐蚀性。涂层能经受介质的腐蚀性。53严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。u(3)推荐的喷涂材料有合金、陶瓷、和金属推荐的喷涂材料有合金、陶瓷、和金
42、属陶瓷陶瓷u(4)推荐的喷涂方法有等离子喷涂、燃烧火推荐的喷涂方法有等离子喷涂、燃烧火焰喷涂和爆炸喷涂。焰喷涂和爆炸喷涂。u(5)应用实例有抽风机、旋风收尘系统、切应用实例有抽风机、旋风收尘系统、切断阀杆和阀座。断阀杆和阀座。54严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、耐腐蚀喷涂材料u锌、铝、奥氏体不锈钢、铝青铜、钴基和镍基锌、铝、奥氏体不锈钢、铝青铜、钴基和镍基合金等喷涂层，在进行封孔处理之后，都具有合金等喷涂层，在进行封孔处理之后，都具有不同程度的耐大气腐蚀性。使用最广泛的是锌不同程度的耐大气腐蚀性。使用最广泛的是
43、锌和铝。和铝。u对钢铁工件来说，不锈钢和镍基合金材料本身对钢铁工件来说，不锈钢和镍基合金材料本身都具有良好的耐腐蚀性，但要求喷涂层必须非都具有良好的耐腐蚀性，但要求喷涂层必须非常致密，无孔隙，以防止腐蚀介质的渗透。因常致密，无孔隙，以防止腐蚀介质的渗透。因此，对于这类喷涂层，在喷涂时要保证致密度此，对于这类喷涂层，在喷涂时要保证致密度和一定的厚度，并要对喷涂层做封孔处理。和一定的厚度，并要对喷涂层做封孔处理。55严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三 结合底层材料u某些材料可以在范围很宽的工艺条件下，某些材料可以在范围
44、很宽的工艺条件下，与工件表面形成良好的结合，并对随后与工件表面形成良好的结合，并对随后喷涂的另一种材料的喷涂层（工作层）喷涂的另一种材料的喷涂层（工作层）起到良好的结合作用。起到良好的结合作用。u可做为这种结合底层材料的有钼、镍可做为这种结合底层材料的有钼、镍-铬铬复合材料和镍复合材料和镍-铝复合材料等。铝复合材料等。u在选择结合底层材料时，主要应考虑使在选择结合底层材料时，主要应考虑使用环境的腐蚀性和温度用环境的腐蚀性和温度56严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第三节第三节 热喷涂工艺热喷涂工艺热喷涂的基本工艺流程
45、如图所示：57严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、工件表面制备一、工件表面制备u1表面清洗表面清洗u1)用氢氧化钠、磷酸三钠和碳酸钠等热用氢氧化钠、磷酸三钠和碳酸钠等热碱液冲洗碱液冲洗u2）用汽油、丙酮、三氯乙烷和三氯乙烯）用汽油、丙酮、三氯乙烷和三氯乙烯等有机溶剂进行清洗等有机溶剂进行清洗u3）铸铁工件清理）铸铁工件清理58严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.表面预加工u表面预加工的目的是除去工件表面的各表面预加工的目的是除去工件表面
46、的各种损伤（如疲带层和腐蚀层等）和表面种损伤（如疲带层和腐蚀层等）和表面硬化层、修正不均匀的磨损表面和预留硬化层、修正不均匀的磨损表面和预留喷涂层厚度。表面预加工的方法主要有喷涂层厚度。表面预加工的方法主要有车削和磨削等车削和磨削等59严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.表面粗化u最常用的表面粗化方法是喷砂。最常用的表面粗化方法是喷砂。u多角冷硬铸铁砂（适用于硬度值为多角冷硬铸铁砂（适用于硬度值为HRC50左右的工件表面）。左右的工件表面）。u刚玉砂刚玉砂(Al2O3，适用于硬度值为，适用于硬度值为HRC40左右的
47、工件表面）左右的工件表面）u石英砂石英砂(Si02，适用于硬度值为，适用于硬度值为HRC30左左右的工件表面）右的工件表面）60严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.喷涂结合底层u喷涂结合底层可以提高工作层与工件之喷涂结合底层可以提高工作层与工件之间的结合强度。在工件较薄，喷砂时容间的结合强度。在工件较薄，喷砂时容易产生变形的情况下，特别适合于采用易产生变形的情况下，特别适合于采用喷涂结合底层的办法喷涂结合底层的办法61严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行
48、为或突发事件。二、预热二、预热u喷涂前对工件进行预热可以清除工件表喷涂前对工件进行预热可以清除工件表面吸附的水分，并使工件产生膨胀，降面吸附的水分，并使工件产生膨胀，降低喷涂层在冷却时产生的拉应力。低喷涂层在冷却时产生的拉应力。u工件的预热温度以工件的预热温度以80120为宜为宜62严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、喷涂工作层三、喷涂工作层u工作层的厚度一般较厚，要采取逐次加工作层的厚度一般较厚，要采取逐次加厚的办法进行喷涂。每次喷涂的厚度不厚的办法进行喷涂。每次喷涂的厚度不应超过应超过0.15mm，而工作层的总
49、厚度一般，而工作层的总厚度一般不应超过不应超过1.01.5mm63严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。u喷涂操作时，要注意将喷涂射流的轴钱喷涂操作时，要注意将喷涂射流的轴钱与被喷涂工件表面的夹角保持在与被喷涂工件表面的夹角保持在45以上，以上，防止因小角度喷涂时喷涂粒子与工件表防止因小角度喷涂时喷涂粒子与工件表面产生结合不良的情况，使喷涂层的结面产生结合不良的情况，使喷涂层的结合强度降低。合强度降低。u为防止热应力造成的喷涂层开裂和工件为防止热应力造成的喷涂层开裂和工件变形，喷涂过程中要将工件的温度控制变形，喷涂过程中
50、要将工件的温度控制在在150以下。超过此温度时，要暂停操以下。超过此温度时，要暂停操作，待降温后再继续喷涂。作，待降温后再继续喷涂。64严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。四、喷后处理四、喷后处理u1.封孔处理封孔处理u喷涂层的特点之一是本身具有孔隙。喷喷涂层的特点之一是本身具有孔隙。喷涂层内部的孔隙之间有时会相互连接，涂层内部的孔隙之间有时会相互连接，并由喷涂层的表面断续延伸至被喷涂的并由喷涂层的表面断续延伸至被喷涂的工件表面。因此，对于要求防腐蚀或密工件表面。因此，对于要求防腐蚀或密封的喷涂层，有时在喷涂之后还需要