什么是热喷涂 / X( ]; `+ c% {: y6 G u* R
cccc热喷涂是指一系列过程,在这些过程中,细微而分散的金属或非金属的涂层材料,以一种熔化或半熔化状态,沉积到一种经过制备的基体表面,形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量,将热喷涂材料加热到塑态或熔融态,再经受压缩空气的加速,使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒,因受冲压而变形,形成叠层薄片,粘附在经过制备的基体表面,随之冷却并不断堆积,最终形成一种层状的涂层(见图1、图2)。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。自1908年瑞士工程师Max Ulrich Schoop发明热喷涂以来,该工艺得到不断完善和发展。今天,热喷涂作为一项高科技工艺已广泛应用于航天、汽车、能源、钢铁、冶金、造纸、机械维修、市政建设等诸多领域。在中国,热喷涂还是连续四个"五年计划"推广的科学项目。
5 {* G& ]% F- R( H& t! N图1. ' `0 B: f6 q4 K+ h0 i( }

2 t g- S/ L/ @, Z, `
5 j T/ d$ D- ?' w8 s9 H图2.
" c4 _( K6 |% F s+ @6 o* K# m 8 |, B9 \7 W2 p) r
& V- D2 g* Y: C2 t) Tcccc在工程、机械的表面领域,热喷涂技术是最有效、最省钱和最直接的增强表面功能和工艺参数的方法。能够通过热喷涂手段改进和提高的表面种类几乎是无限的。通过喷金属、陶瓷、合金、重熔等等工艺手段,工程表面的功能概念得以延伸。
4 `8 [: |4 G6 c0 qcccc可选择多种多样的热喷涂设备和方法,无论是手持的或是装在机器上的。热喷涂的工艺也涵盖各种选择:火焰粉末喷涂、火焰线材喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂、可控气氛下的等离子喷涂、真空等离子喷涂等。 3 H' I5 p+ F& b, O2 w0 Q
cccc很多行业都在采用热喷涂工艺提高设备或零件的使用寿命、改进表面工艺参数以及降低生产和维修成本。热喷涂的功能包括: 6 Z; }7 }' r5 T5 }( ^
7 I; j' M8 X3 \& H( M1 o- 抗磨损
; ~; z0 t% k7 U8 y7 E' K) s) ?! v
- 抗腐蚀 % z' w6 p3 C' i8 j8 f& I" `
- 间隙控制
) h( F: A1 r6 E1 }: ^4 Q
- 控制流体环境
- u" x* m* ?( B5 q% S
- 热障 : @/ e) C$ s: j1 }5 V" R& d
- 恢复尺寸 ) g9 v1 Q$ ?+ v9 B- o
- 改变导电性
: F$ `( @: t i1 ?; W' C各种热喷涂工艺的比较 " }% z) Y8 E8 U) P* {7 c
! c4 J I8 F3 ]3 c % W; S( h. F" J9 e9 s
! Q, `, b {, D5 G$ \9 @& U
& N' Z8 L; |6 s& _- G涂层类型 | : D9 `# ?) ^: K' E9 B \* W5 L; y
火焰线材喷涂 |
3 d' x8 p3 h M4 E/ U! U/ I火焰粉末喷涂 |
2 ]; R* _# E+ G1 l. Z8 x' H超音速火焰喷涂 |
8 T+ y* t0 Q0 u8 ~" G电弧喷涂 |
, C: e P# y6 a) t9 j+ S等离子喷涂 |
* K: D( g' J3 y) _$ ~9 _低压或真空喷涂 |
) b/ t) F$ A4 W' `+ x4 N0 U- O" u9 U- Z$ d5 j
' O" s2 C, W5 j& U1 _
气体问度 103 oC (103 oF) | 7 d2 d9 ~% ^6 n# B: p0 f6 U2 b
+ ]$ R# ~) V) Y; T5 p全部涂层 | ! P$ u( X( I3 S4 c) v2 r
3 (5.4) | * g8 p7 C: O" w) I \' k" M
3 (5.4) | & Q+ g/ {' Y- J$ I
2 - 3 (3.6 - 5.4) |
. `: D' Z* q c5 r" EN/A | ) t9 h1 ~, a4 j
12 - 16 (21.6 - 28.8) |
! O2 V( E" A8 ]5 |# l5 p8 ?1 a4 L10 - 80 (18 - 144) | # W! B1 _" Z0 a7 Q
# l0 ]# Q7 O) k
7 @1 x$ a' {- V4 H' p 结合强度 MPa (103 psi) | , ]0 ~6 x0 ^. p- Y
6 [. ]( F. R4 v+ N3 t; \5 |金属 | ( U* S5 H# C8 i3 Z! B9 R
14 - 28 (2 - 4) |
! Z) f& N8 i O0 W. u14 - 21 (2 - 3) |
$ Z% u9 @* ?( D' Z" @- O% q48 - 62 (7 - 9) | 6 r& i' j1 a, ]% R5 ^
28 - 41 (4 - 6) |
) k ? s C$ B0 \22 - 34 (3 - 5) |
' W8 T7 i9 a* f9 f+ j100 - 400 (14 - 57) |
/ G) f5 c, R9 _: m' i* c! d/ y% A# z* ?# I0 M
有色金属 |
! u: J8 C/ x5 G9 K$ v7 - 34 (1 - 5) |
! o' O$ m5 ~/ R1 p/ d: @9 j7 - 34 (1 - 5) |
0 ^& ~; ~" q+ F48 - 62 (7 - 9) | + q, T: B$ A) _
14 - 28 (2 - 7) | + J$ L4 {- `7 H' F- d2 O$ b
14 - 28 (2 - 7) |
+ A; S/ o4 _+ \, B400 - 750 (57 - 107) | - h+ B& U: A0 S+ F9 n% E
! O4 i5 y( Y7 l9 E0 j自熔合金 | $ w- t+ q8 W! U5 f
--- |
; Z2 J1 c+ q( R' D# ]# R83+ (12+) | 9 L. R7 q' x* k8 v A: ~( Z
62 (9)** |
7 z& w' z2 W/ v--- |
9 P. m& x2 {- O. g' ~--- | * [3 a! x9 s! P5 C4 |; X
--- | 2 L, E6 }2 H0 R8 V9 f, A- A. g) }, B' \
+ }7 F# C; _- c \2 ~
陶瓷 | ) a1 K L; x" a$ A0 o6 e5 K% X
--- | * @# e+ |7 m) D- ^* a. h1 n& R
14 - 32 (2 - 5) | : ?7 V. L3 |; B5 f* L9 r( ^
--- |
c7 o, H1 b R& k- k; j--- | / d8 w B) a7 g/ x
21 - 41 (3 - 6) | * `+ O) i( z( m4 P# z) R
25 - 55 (4 - 8) |
" |+ h/ _: o9 L+ H; i8 l& X# i P: v% Q$ p
碳化物陶瓷 |
1 _3 H% J. y' k5 j$ h6 z4 u& i( i$ f--- | 9 _! X+ i3 Z+ e" c
34 - 48 (5 - 7) |
. q) o: A' o, C) k83+ (12+) | 5 }$ O, b7 {# n: m1 B$ b5 F
--- | ) G! @ D7 S; c f; G
55 - 69 (8 - 10) |
0 b1 r3 _# u9 Z1 `500 - 100 (9 - 14) | 8 `: \0 T# |1 `
( ^. ?( v/ ]) q5 T2 i" f
% u8 L" c( A7 W( u. ^2 B' q 致密度, % | / y( C' e1 z4 K
$ T; k; y# I( ~$ N' ^; o# t3 ]. i金属 | 7 {* u$ \ n& g1 O1 b
85 - 90 | & r) M* [1 K& \4 j+ s4 y% ?1 n
85 - 90 |
+ ~2 j# _: ^* {. _, {! e1 }; S5 X95 - 98+ | 6 c- ~ v/ D1 Q# M) B
85 - 95 | 9 m% i! T) C* i; J& ]: L; D
90 - 95 |
, f6 w n4 c: E- C' g97 - 99+ | ! \7 y4 w: F4 S5 q# _; w
( p r# J' {6 g+ Z ^' H
有色金属 | & ]2 U7 \7 v: f9 _' [& k
85 - 90 | 0 M( R. u8 X: ?' U' q4 V0 C5 P
85 - 90 |
1 c& u6 Y- D: E1 K95 - 98+ | + y! [) F/ V3 x( h/ f, N
85 - 95 |
6 Y. ?4 E" ]2 i9 q90 - 95 |
8 P) ?# o1 Y+ P97 - 99+ |
4 `1 i" F0 Z! i5 Z
* U6 {1 c: d* Q7 F" M0 U自熔合金 | 1 V8 e" u# [1 b; ^6 n
--- |
/ l6 v a/ @( P: j8 _( l100* | . O; p3 Y5 E; o& w+ k1 [ _" K7 f
98+** | ! J, P3 n' O; J7 ?0 a
--- |
% R, ^+ u A+ m--- | ' E- _' }& t6 H# b: [
--- |
# b! K" a3 Q$ }4 i" ?! h- e$ N
9 E V- @5 J! q* K; |陶瓷 |
7 P, {. p! k; u! ^3 v. G--- | : Q, j6 p; `. H% @& D6 \7 o4 u6 H
90 - 95 | & x! W4 |, L$ q/ e6 T$ c) }$ T
--- |
: Q6 C1 r2 X) }--- |
8 S8 p+ d0 s/ Z4 N90 - 95+ | ( _ L( s [3 s( Y) j) u
95 - 98 |
- w6 g* T! K& l% g, Y3 i2 Y# ?/ x6 L1 M3 s# ]9 X+ y; {) D5 k+ m
碳化物陶瓷 |
* j2 R% v$ j4 ?+ c--- |
4 e2 t3 w* ]3 C- ~% h7 K. H" f" T1 ?85 - 90 | / Q) Z% y0 o }% }+ A
95 - 98+ | : {: A5 _$ Z8 L
--- | ) C. b, s. M. |& z* P7 _1 h& k9 a
90 - 95+ |
- l( Y* w& z9 y6 G( ]95 - 98+ | 0 i* U1 q8 P/ L5 X
! c8 I5 C$ ?5 k5 e4 o1 e
6 y* M5 J3 b8 B! d5 D5 ] 硬度 |
# r8 U) S s8 C4 D3 D
# q6 R' j k2 [8 M) U: h5 t$ f金属 | 1 e% U+ D' B" C! ?
84Rb-35Rc |
' H9 ], C+ |( q( W/ k; _, W80Rb-35Rc | 2 \8 ^+ g) f V9 K( D5 ]& M
90Rb-45Rc |
4 O5 ]$ \% J* j85Rb-40Rc | 6 W7 f3 }! H6 o2 f# q9 e
80Rb-40Rc |
7 j$ K" D: t3 i30Rc-50+Rc | 1 u w4 f. B$ [/ z: x
3 z# a/ c" b& A5 J5 q8 X) T有色金属 |
2 C" k) w4 U+ k% U0 L" L95Rh-40Rc |
1 w! g. }8 ?) {7 J6 v30Rh-20Rc | + n( x' X9 Q3 b
100Rh-55Rc | " @, X% r Y) f4 {- x9 p) Q8 x6 B
40Rh-35Rc | # B+ Z% ?. G4 u: r
40Rh-50Rc | 2 A; b% S# }( N/ P; A
45Rc-55Rc | " ~6 E8 q9 F* ?! E' l& ^
" B6 ~9 P( i8 p! [; z- v
自熔合金 |
4 n7 ^7 e9 M6 z( B% W--- |
# Q3 f5 y8 l% V" U30 - 60Rc | 6 H, X" x5 x y9 H/ S5 h v2 J
50 - 60Rc |
* I1 Y) O/ X# w5 {& ~--- |
, V8 H1 P" k, h5 S) L--- | + x$ |& R* f4 k# O
--- | " \/ L W/ G- g
' E+ r8 R1 j% I) @. K陶瓷 |
' e4 i- r- n. V--- | " X5 }8 E3 L% W0 R/ ^8 e- O2 o
40 - 65Rc | / q# T# b* ^& x% B( Z
--- |
' F9 @ ]: Y/ S" G5 |--- |
2 O$ n- B1 R7 F [2 z* c45 - 65Rc | 5 c, R/ K& }: `8 t3 z7 q
50 - 70+Rc |
0 \# Z& Z9 J- p9 @) K7 a# V: `2 |* a4 e2 G4 D; D$ ~
碳化物陶瓷 | A! U1 P6 _4 I) Z9 G& d
--- |
! E, ~( S+ \ y4 S45 - 55Rc |
# {1 P' M) T4 e/ X/ T: C4 Y55 - 72Rc |
! M( a( ]# d4 v7 f--- |
5 q4 _0 q/ l' ~* s* k50 - 65Rc | ' c5 L! r( x' K3 N+ M
50 - 70+Rc |
2 x4 Y. c6 P4 \& e& {4 g, x9 J& t
( {2 ^* p& z# m7 ?1 ~. G
渗透性 |
+ Y' t7 V# t8 f$ q$ I: R" \ m S7 ?8 ?4 s9 t. X
金属 |
1 L/ u: b+ S4 @8 }% u" |) V: @高 |
$ I# C8 r' T9 K$ W$ R9 o1 ~中 | 1 U8 Z& M/ L# W( U
极小 | # X6 Y! X9 n0 V7 y% ^. R3 V
中 |
. ?' W: I" \# H% w: N6 C* [$ N中 | - j; V5 l: M/ d' @- Y6 Y. Q- t
无 |
# @: Y: o5 M& \& ~" Q# x# L1 ^/ d: J! i- |5 k, U
有色金属 | 5 t; e" Q/ K0 k! A$ l1 ~( V
高 |
' v9 s7 E. l( O中 |
4 O& f( O1 c- F& D& [+ x+ i极小 | * b& D* _* o1 O# K, [1 w
中 | - A. l% m& i' w; ?+ `
中 |
- V: j3 k0 ~3 a: V+ F8 p无 | , X. S6 D1 p0 M/ @7 u( R
! s I+ ^( z1 a- ?$ [3 g' U& O自熔合金 | ! k2 k9 H F6 K. T$ [- v O
--- |
: V1 V: h- a0 U& a无 | & P. e& t# e- ?! Q$ o
极小 |
( y* u, _+ l+ U$ o6 W--- |
, y. W6 W+ d0 W4 e3 R x ?--- |
* G& i9 ?5 U( x6 p! M--- |
, I" W9 m3 J4 T9 {3 X. d9 G( ]( m7 n# `; c2 \ Q
陶瓷 | * ^ f' x" R4 R" P9 ]
--- |
, M: o$ p0 h1 O, k中 |
$ s+ ^; [* v) ?- N--- | / w0 J, L8 Z+ Y( n6 Y+ [
--- |
" B7 T3 J( c8 J" m' ?( s, R0 Z偏小 |
0 ?8 c- z- B! V: W+ x) q- N极小 |
) w4 j- N* A2 W! N- C2 ]/ }9 [0 R# r9 A ~9 n7 J3 j( i. A; `
碳化物陶瓷 | % R- D0 ]" t7 y2 L! K
--- | + p7 R/ n5 B$ _4 w- q" B- m
中 | 6 l; `! P- [/ T( O8 }
极小 |
9 t' Z! V0 a1 G& O. k# x( X* ]--- |
' F- T$ i# l) Y( V9 \偏小 | 0 V$ {2 a+ D' k, N9 y/ o
极小 | / E# W; \3 d M, [! C
3 p3 `; y7 A% x
, E" f3 x1 t& G; b 涂层厚度限制 | 3 Z& g) t" }. I8 v8 i! }0 o
# ?2 Z* [9 Q- I0 `) Y4 ^; G
金属 | - z9 a$ H* |" \. O; ~3 P' x2 @4 L4 `
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
" y$ O, V! e6 j# r0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | + W0 Q/ r2 n% q z# F# J
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) |
5 _6 z) R0 c# k) G( b& P) g, G! Y0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
6 K9 D6 j) f) G. X* x- t0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
9 i/ E' ^$ ?( I! j! e0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) | ) [4 r) ~1 Q8 \3 D
- Z2 _4 m' `, n3 K( I7 F) O; x, Q- P
有色金属 |
* Q6 |, @7 k8 O- b0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | / F- g& h+ [' n/ o+ p
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | - H& z5 v7 O$ R- g/ \0 b4 n
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | 0 k) a+ Q8 o: B+ Y& h, Y
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) | 9 ~% J8 A- |- j2 S6 |7 v6 w3 y. L
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
* c6 M+ H% K X- `% Q# g* }* ^( w5 K4 ]0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) | 3 S$ d9 s$ J ~- t" ]4 z. i3 U% o- v
+ c& e& |+ ^5 R8 J1 b, z0 a自熔合金 | . U2 _1 S4 q; i/ F# a
--- | . d- q) p3 _" y+ t/ u+ ?
0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) |
0 J4 z1 E5 \9 Z& x+ i; X) q1 |+ t2 t0.4 - 3.8 (0.015-0.15) | 8 v: M; M% E6 a0 {
--- | ! @$ {. R- s- Q8 d, s
--- | 9 G! O8 i* \2 A1 x7 b# G
0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) | / r0 S+ e6 U+ A4 P, s: {
; m$ H& N5 O/ f$ Q% b# H# e9 ]
陶瓷 |
$ E `) k& `% x+ x--- | 5 B# ?$ @6 D% l: _0 w9 i
0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | * Q: z: ?8 v: |$ [* t! t8 w
--- | - M$ F7 j9 O" I7 }0 T7 i5 C
--- | ; s2 `# Y: k! j2 [
(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
( x2 e) g" S3 [" ?8 I6 `0.05 - 10+ (0.002-0.25+) |
3 e5 O# h; u i2 [5 G+ I" H4 A. ]0 }: ^. E0 D1 y- Z7 Z
碳化物陶瓷 |
" w6 d( M' F! H--- | 5 k. }; M! Z( b+ X
0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | 4 O+ U6 K" a& G4 P5 B4 V
0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) | ) B A- B, ?2 z) D6 f3 l" m1 I
--- | " P/ X2 a8 ?3 p
(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
5 a0 `6 [& d8 N5 ?/ c5 L8 t, M: l% t0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) |
3 R% R/ T4 U. _2 J* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂
$ _( h. `# r3 |6 Y; L9 f** 非自熔性涂层(1)可控气氛下的喷涂 " a8 T( h& R# ` I! w3 L
热喷涂设备的主要组成部分
/ c6 {" {6 D! D, o2 F" i7 S- L r1 F5 ~/ A6 ?2 h
: _% m- M2 E3 J! h2 K |