什么是热喷涂 5 L: M9 ~% q4 B$ y6 K0 L8 p
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。
" Y( |0 ?- W5 ]/ U6 V$ W/ |图1. 4 K/ _. I4 I5 ]5 D4 b0 _4 U( p9 N
 5 Y1 [4 c" v% R
$ o2 Y0 L4 |4 _
图2.
- M# ` X) o( L. T: T ) I2 z1 a! Y7 r' W+ z
- x, ~& f Z3 _
cccc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。 ( E! G b0 U. U+ Y9 a
cccc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。
4 @9 ^ y7 M! m( Z" C }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: . Q4 d3 l3 @( L7 |) `
3 q8 D# S; A/ _/ p' s( g0 O
- 抗磨损
& i4 F) m& \6 L$ \0 y2 W
- 抗腐蚀
# y' b% R' m- _1 @- [+ I
- 间隙控制 C9 T; r% d0 V, ?( n
- 控制流体环境 6 j) X' Y+ ~ V' c$ l
- 热障 : |# P+ i' |0 S6 j" a) y
- 恢复尺寸 ! X9 t% k- R ]1 k+ @
- 改变导电性
" S- o2 A u7 x* J8 V& h8 F各种热喷涂工艺的比较
- {( l4 @, j1 N
( ]4 T" n2 Q" Z' @& X
- A) R9 m, ^, d! F; q/ ]. q0 t9 W, N$ x% f7 m* k1 p, C
) M5 |' f, _. x! E) |; c5 `涂层类型 | # i" I% w% ^5 m1 n6 h9 o% }
火焰线材喷涂 |
/ g3 p3 d; M. Z: F& t, }9 {9 [2 x火焰粉末喷涂 | " {/ t6 H" Q# F! y1 \
超音速火焰喷涂 |
0 v" B0 a/ M3 ?/ R" c" z+ C- a电弧喷涂 | , s' c1 P$ \1 Q- F/ R& b* N
等离子喷涂 |
6 c7 V" K7 \' Z/ C# Y M* P低压或真空喷涂 | " {! Q& |' y1 M; l5 |6 _$ a! D
1 N# c4 U1 }2 ^, K
( G' b1 z, R) l/ O9 J/ | 气体问度 103 oC (103 oF) |
4 n" o' q$ V) h, q! l1 O' d6 T
+ n7 @- _8 @6 ?9 A! A. X全部涂层 |
# p$ W: m' q- S/ r0 l- [3 (5.4) | # e$ T3 g" _; w4 e
3 (5.4) | 3 y4 J, Y/ O- r3 P& H1 d/ f
2 - 3 (3.6 - 5.4) | ' p# s; |+ A) P5 G9 ]
N/A | 2 z% g" |9 D' d0 \. F* d! t
12 - 16 (21.6 - 28.8) | 2 w. ]& B6 r0 Z. S5 e. x) g
10 - 80 (18 - 144) | $ b( ~) m. E/ Q) _* W( N
" ?' W9 z0 b7 y8 d
+ L1 @& d, a6 h1 x5 A+ X
结合强度 MPa (103 psi) | $ d, T, y8 R9 X5 E; o9 l: [
6 K/ e4 f" G5 Y& o2 A# n a
金属 | : H T/ D/ j; q3 _1 [7 k
14 - 28 (2 - 4) |
, n8 B% d: t P. V# `14 - 21 (2 - 3) |
- X: E h3 |- w% { T6 [) c0 W48 - 62 (7 - 9) |
7 w4 C* F4 T- O1 N, n' W28 - 41 (4 - 6) | 6 x+ b9 D U) R) N7 W9 ]7 m
22 - 34 (3 - 5) |
% h- |% J( |; E100 - 400 (14 - 57) |
. O: N! U1 T. Q+ D7 T: s
9 Y+ b0 w7 L& D- x* Z有色金属 |
2 b) c) B: r& }( ]8 U7 - 34 (1 - 5) |
* _: W. C9 ^, L, V- O7 - 34 (1 - 5) |
7 |# d# S2 I8 B1 ]) k. M. ~. O' E48 - 62 (7 - 9) | 6 s6 f, H+ o$ q& j1 p
14 - 28 (2 - 7) | / c( h3 d7 ]7 ~3 J8 R
14 - 28 (2 - 7) | : ]; }* D s3 h
400 - 750 (57 - 107) |
5 w ~& P9 A( E' [7 d
; k4 X- h% c; X3 u' v. o( K; {自熔合金 | 4 w9 z* s# }; M$ o) }
--- |
* ~2 A, W G% r. h: ^83+ (12+) | ( W8 h/ u" f$ ?
62 (9)** |
3 Q* [- U) o" u--- | $ O% \% O e8 z7 m
--- |
- }/ r2 m, M) D: q1 f--- |
& Z2 O7 _" N2 |' i* e( s7 }# A. k' R, L" X7 V
陶瓷 |
% |% \+ P7 b5 ^3 H/ Q--- | , O7 _: N& s6 a
14 - 32 (2 - 5) | 5 R# U5 w, v3 u! o- v% T* j
--- |
0 ]" D- R8 q; h+ r! {--- |
/ [6 }% h# }9 b' _7 u21 - 41 (3 - 6) | . v5 [0 d+ c1 l6 p( T" K2 U
25 - 55 (4 - 8) | & F+ f% K) A& }2 m
6 f( h& r1 R/ u; X+ f碳化物陶瓷 | 7 e# `" f% e: v( Q. A5 U
--- | 4 l) I. C+ R. w/ ?7 y; Y; G) y
34 - 48 (5 - 7) |
$ {. _! x( b/ \' |( p6 d83+ (12+) |
% _; i2 z7 u: p+ F) L--- | . ^6 O6 J' [% l1 e- E) c9 U
55 - 69 (8 - 10) |
$ b3 ~8 J* P* p6 r500 - 100 (9 - 14) | ! W Q6 g! C! J1 |
8 D) \$ T/ c; R3 i @
: D1 m/ B) `7 j 致密度, % |
* I5 ]+ r2 z9 t0 H
4 z: [6 {& _4 F2 B2 _金属 | l3 Y: [0 w5 S3 A
85 - 90 |
% k7 y, h: @" @; v$ @3 R3 a5 t% e9 F* N85 - 90 |
) C8 d& ^2 }. ^95 - 98+ | . n# y; M& x4 C/ e
85 - 95 |
3 Y) N4 g/ u4 M$ i1 a90 - 95 |
" Z2 Q) |$ A' y& F97 - 99+ |
$ l2 e" G5 R1 [1 n/ }$ M1 e
, v; q* v0 x8 X3 A" r' e& c有色金属 |
% [9 w$ l$ z- C# l85 - 90 | . Z( V$ i4 j5 Y" @1 v! O0 J
85 - 90 | 7 C8 A( @2 n* E# P3 ]
95 - 98+ |
1 j7 H: y8 m+ Q9 _! E85 - 95 | 8 @; V/ \: L; D
90 - 95 | $ L2 I6 m' j. h* u
97 - 99+ | 0 R( r- X# z% H3 N
3 }: X4 Y0 d4 C/ g4 t& |' N) e( S8 `' g
自熔合金 |
R0 [( m6 e4 e( v--- | $ K3 s' t0 }/ M$ g3 N' o5 c
100* |
& C/ O2 F; H4 ~. z5 d98+** |
# A: ]. y6 ?9 @- l+ K2 ~. M--- | 9 Y% b! h2 t5 B2 i/ j
--- |
q* E# Y0 n( G9 w ?/ ~--- |
" |' Y# R% s$ `) Q5 b8 m$ L! S$ B, c7 I: G' S
陶瓷 |
, `3 l" x7 Z/ F! }/ H& d--- |
3 v* L7 }, L* z90 - 95 |
* W2 s" O$ E( g7 e4 h% E--- | ! p& R8 m1 H9 \/ M7 g- \3 e
--- | 1 U* X$ |6 _# E; @& s9 C
90 - 95+ | 0 Z: D. O# m& {" `: g$ Y7 \8 l. A
95 - 98 | ; M! J: j7 V( p6 |* u# y2 A
) s- ` i4 S F3 H* ]
碳化物陶瓷 | / V2 Y I7 |8 h8 V5 B, ]2 @
--- | $ r* b+ I0 x; [! q, _/ A6 T
85 - 90 | 3 |4 L/ L" Z5 `9 s$ o" ^
95 - 98+ |
+ K. \5 K3 c1 `1 u, l( Y--- | a" ~9 L. ^8 U6 f& F
90 - 95+ | . p% h9 x' `5 H0 h
95 - 98+ | ( \6 A" A" S( _/ t% d$ V
( k( x7 y/ [9 k, T4 w
7 ~" ^4 _" R0 B- I8 A" S
硬度 | & O. E( |' c% x" z5 m
2 h; m4 z. E5 R
金属 |
% O3 ]' I2 E# _5 y84Rb-35Rc | 6 c+ n4 F3 r/ p- s/ f
80Rb-35Rc |
+ ?9 i! T) y2 w, G: {90Rb-45Rc | " e# r, `! N! {1 [$ I& K% H
85Rb-40Rc | % ]/ e1 r7 G0 z; p" P! _
80Rb-40Rc | & m) E' E- g/ `- w( N0 N7 Y Q
30Rc-50+Rc | . A7 D* N. X0 [2 p( q' R
+ t9 B5 s8 V1 U) ^有色金属 | # m. O. w0 @/ `# T+ R) }
95Rh-40Rc | & h {! i4 L0 j" G0 g: b9 o# A0 C2 T
30Rh-20Rc |
" V2 k+ J# ^4 l6 J i100Rh-55Rc |
# p) b8 q* Y! v0 P40Rh-35Rc |
4 E* p. O$ W" i; h' _" N40Rh-50Rc | 6 C% x/ m1 Q! O9 W2 d7 k
45Rc-55Rc |
8 G8 V/ V+ p8 V7 C! P \+ C* `
3 y* x6 s- p4 q7 N自熔合金 |
7 z$ }1 t7 K% Z c2 |--- | ; {) {0 H, ]" I* L! d2 o2 m/ q
30 - 60Rc | 9 T: V A* A ~# m
50 - 60Rc | ; s. h' S( w7 P' f
--- | 2 j# x, A6 D1 J% g7 B- z: b, B; p% b# ]
--- |
( r$ z( K& I+ |; t* i--- |
: M2 H7 M/ ~2 g4 d0 W" p3 r
_7 b4 s- z h% O4 c陶瓷 |
1 \. z6 O/ }5 x% ]0 V--- |
; q, i& h1 n% d) Z! l40 - 65Rc | % u- ]) n. I6 F
--- | * k( C0 L& r' O0 D) Y
--- | 2 F. p# V' w3 T9 R3 Q( @) H$ V
45 - 65Rc |
- e5 E9 n* U Q/ E0 ~+ F0 r! [50 - 70+Rc | / _9 W2 o y; g) f
5 C/ i* ~+ q( k+ S6 T$ D g( W7 e
碳化物陶瓷 | 1 F$ s% F7 J2 N
--- | # f& W2 q- V- F. V
45 - 55Rc | " E4 ^8 y- U) P# F. B) v& R
55 - 72Rc |
+ P; g$ C4 g% j" @" l--- |
3 s3 H1 S7 l8 l0 V- D9 Y/ Z50 - 65Rc | % b9 [1 m6 b2 j3 Z
50 - 70+Rc |
0 l- G7 k* s/ C* _. x( u$ Y2 U* j4 [5 E- {) s
4 R/ r V/ a4 }
渗透性 | 6 _5 k8 [; B9 a' S
! `7 l. ^# {! B5 J& u h! g金属 | 1 F1 w' t# o( y X! q
高 |
' d" r' Y) u' {# S中 | 1 W+ t. M, T2 o1 k- U: M
极小 | # |) ?2 t2 [* U- }* g9 e4 s
中 |
3 g D, X& ]* `; a( \/ s" A ~中 | # M+ a9 H. a3 m. c+ [
无 |
$ B: }% ?9 I6 Z# w4 E* L) V* G0 n$ O- _$ {1 P
有色金属 | 5 b: U7 o1 b. [- A# I5 A1 [5 N: q
高 |
/ M) ]( [0 s9 [, ]1 [中 |
4 }4 s0 a+ W# _& r极小 |
1 w! v9 @/ d2 l7 x H4 Q中 | 5 p; M, s: N2 K
中 | / w6 r( J- G O& K, s; p e' m
无 |
; t7 o* _+ j5 y# ]# S" l& F7 E, r1 I2 T* F5 a: M
自熔合金 |
9 E+ e# s5 X* A t5 x/ e( a3 t7 S--- |
1 R- Y. S5 \1 M5 F9 Y6 L无 | 4 \# \3 j4 M" j. }
极小 |
, n/ p+ k* n- x( I9 a$ \7 ~' `--- | 1 A6 W. U/ [& ~- s2 |" a
--- | 2 b/ I' p. R$ |4 r" a1 [: [/ {
--- | " l0 O# p2 u. o2 c* A) K# T/ L
+ n2 @: Q( y" m' k5 N" g& Y) _6 a
陶瓷 |
D6 Q2 s9 @' }. S7 N--- | v# j3 b, r) d: S; }# B, D$ k
中 | ' m; g4 w$ c& s# c( w
--- |
; M( ~% H; W8 |--- | 1 w X' S/ g5 O8 S, ^! H
偏小 | 7 s- ~1 l8 F# t4 p/ L8 t
极小 | 8 s* C( J2 J; }, F; N4 J) f& t
N. ^. A% U7 ]7 k: N碳化物陶瓷 |
3 U; q) n \8 [, X1 @9 E8 C--- |
' u& i8 w' B. ~9 i( a2 C0 G. ^中 | 5 B' _0 |. M3 J
极小 |
7 R7 a7 U( I! U--- |
% a! h% X. Y* o7 d1 i. `偏小 | + x% ?" @: E$ N& i. {
极小 | " M5 j: f/ [3 b$ A) f9 J
( V) ]. T- D8 ?+ G& c. b
& a8 L* b) t. g( V& f 涂层厚度限制 |
: }& K9 K9 Y% u5 x$ W* t7 l- _
8 e& s2 N6 P2 @& w% f+ n金属 |
6 U9 q( N6 U* ^! i" H0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
?6 S( d2 e+ L& b' _0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | 2 b7 h2 ]" O/ }8 k; C( s
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | * E& o" |3 |: ?/ E
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
+ j* K8 d; k: a4 X+ X0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
/ b C2 Q V$ Y; Y1 x' f0 {0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) | % W" }3 J; S# I2 O& V; j. R1 g
2 w; _% L5 [5 o+ e
有色金属 |
" V8 u5 d; R* z V' E0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
' }8 ~) C! F1 W, @! V6 I0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | 2 u1 @* e1 h* @
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | 6 \- u- S9 L' p3 \; q( h
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
# g9 M) f# Y; \; |6 `9 v1 g0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
! E! k% L/ s* w3 w0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
, D- }4 K' {4 M. {( W' d+ q& ]( O# U6 U
自熔合金 | 1 ` B) {) m$ i" x
--- | " n7 u8 {: O4 V! S. x5 C) t# u
0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) |
) k* Q2 m& K! j- S6 H/ \0.4 - 3.8 (0.015-0.15) | , A; q. i7 l/ ~3 s, E) O- Z, O
--- |
/ U% A+ \" H: V2 c--- | 5 B0 z: D5 D5 n4 ^" e0 T
0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) |
! z4 h0 x2 C/ w$ ]/ C, g4 |1 B4 U3 t5 ]8 F
陶瓷 |
1 ]7 g) p7 E; Z" M: K--- |
1 M1 i+ h$ \# b* O0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | / z$ j% n) I/ R
--- | % h/ X: }3 D+ Q4 o0 v# Y7 o
--- |
/ k2 ]' P( s* F1 o8 y! W- S& H2 F(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
8 Q) P+ {- X) R& d0.05 - 10+ (0.002-0.25+) |
( ?3 y \7 m8 d# y
]% A5 [5 r+ c碳化物陶瓷 |
+ t% O! v6 T4 l- P& g5 D--- |
7 \2 t" B8 h5 q, I- P1 v0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) |
/ f, B: \5 Q/ @6 T$ F- i0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) | 3 G: K& m0 @. _/ D1 R/ |
--- | ' d# H/ m# I& n- n t3 K
(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | 4 [4 T: ^9 g/ l* x
0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) | 8 V U9 X3 ^4 V% i! C
* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂 0 ~# y9 k4 j. w( D
** 非自熔性涂层(1)可控气氛下的喷涂 0 A$ S" @7 D! X; r' K( u8 u5 o
热喷涂设备的主要组成部分
; s! k' z3 F1 v; { P # _ W+ e/ V. i/ ~
" Q% g% }; z) D) n' {0 Q5 w
|