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什么是热喷涂
( M+ C) Q( `- G% Wcccc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。 ( ]" @6 O# K7 ?9 K
图1. 5 {, S1 I8 R; J5 k' T: V( Z
, p$ C' j% X9 L
c( i8 M1 S8 [) B- m9 P图2.
+ B1 N2 t9 m& w( C3 a
& X- s3 L( k+ t' z5 n. O# [
& T6 [/ i! c9 ccccc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。
5 E9 l) F# ^. h7 _' w8 J2 D/ ccccc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。 $ T5 @ i, s, Y# y
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：
$ r, ]& N) f+ h# q0 d
. h$ z, A; ?3 C! U2 Y- 抗磨损
# `1 T. h7 k3 ~" Y+ p# {
- 抗腐蚀
$ m7 g( [4 b( G' y0 w. h8 c
- 间隙控制 $ `0 k: D) \) `) @8 j) a$ W
- 控制流体环境 7 q$ s7 v3 D# S1 M
- 热障 4 ~ u8 q" \8 \; j
- 恢复尺寸
+ g/ k1 Q7 E s& A
- 改变导电性
4 e# [4 t* Q4 _+ z9 C9 c各种热喷涂工艺的比较
' m3 {, ]) c6 J# U1 F: ~9 k
* V( _/ i7 Z+ j5 e) [& W
5 _1 f) w5 m2 z, \3 x) c) Y3 \
) S) x; r7 _8 u4 l; W4 Q5 e: p
9 c$ [% w! {; p1 Z) u| 涂层类型 |
# L, P: `0 ~7 A; T; w- {火焰线材喷涂 |
9 b0 h9 J! V0 A, Q( ^+ |# J火焰粉末喷涂 | 9 U* Z q( t/ N( G0 S
超音速火焰喷涂 |
5 l" ^# J( y0 ?+ H4 ]3 |: f电弧喷涂 |
5 Y4 T8 E4 |# P6 }; g等离子喷涂 | , @; n8 J: l7 Z6 x
低压或真空喷涂 |
/ n( ~, q. q8 x; t4 S' ?
$ P/ [& |" A* e| 5 K5 b- D+ `+ v0 f
气体问度 103 oC (103 oF) |
. ]' } R$ }6 ^9 h" w; _1 H9 E7 x8 f5 `
| 全部涂层 | 6 ~4 o- o. l. M' K3 f2 K
3
(5.4) |
+ n" F- W5 ?- t1 X6 |* j$ A3
(5.4) |
3 c9 r9 k% n, ?! k* U2 - 3
(3.6 - 5.4) | " n; a! X& J5 c+ Y, |0 G- v
N/A |
; K; ^- ~/ P! m( K1 C! ^+ k12 - 16
(21.6 - 28.8) | ! d. K3 N8 X3 g! n+ \
10 - 80
(18 - 144) |
- A2 z6 ^8 I1 ^7 m+ B1 T% }% T
| ' } @! _6 B) R2 o9 \9 l1 K
结合强度 MPa (103 psi) |
- [( a0 R( H8 A! ?$ |1 Z1 u! u1 `" @7 J9 [8 ^# p& ]
| 金属 | : |6 U2 G+ F6 v
14 - 28
(2 - 4) |
# Z2 V# k& Z3 L( I. A14 - 21
(2 - 3) |
" c6 ~( b2 ?3 Q+ i3 O2 G3 m48 - 62
(7 - 9) | 2 Q. Y; {9 x4 V3 z: ]2 j" o8 J
28 - 41
(4 - 6) | % _: j; i& _9 {- f1 p4 q
22 - 34
(3 - 5) | 6 Z3 ?9 l" z# b. e9 Q t" w
100 - 400
(14 - 57) | + v+ }$ K1 a- T2 c! p0 K
w0 I$ P/ \5 ~1 p| 有色金属 |
' m; i2 J' F( d' n1 i7 - 34
(1 - 5) |
7 V+ F$ N9 Q# m* h( D7 - 34
(1 - 5) |
9 }8 _6 }* D/ B48 - 62
(7 - 9) |
2 P( w3 `1 ^; p) h14 - 28
(2 - 7) | ( k0 v) ]# v$ z( J ^
14 - 28
(2 - 7) |
! M8 ^0 L- j' A& U400 - 750
(57 - 107) | ; L" L: i' \$ o
4 o% n2 x* ~. ]+ _$ B* l. K
| 自熔合金 |
; G# K0 @" | ^: c--- |
/ @4 R2 k9 I! U i X83+ (12+) |
% l1 m7 F0 {+ V: a* f, `; U62 (9)** | " Z* y Y! O( p4 E: r
--- | % E% g: K8 H6 G) c# S
--- | : v6 W% o2 ^1 ]2 [
--- |
" D8 K9 B( e) J; X. Q% q: L z8 e3 b% K' G2 ~- m
| 陶瓷 |
8 V4 Y1 q/ E2 T& u; Q: ]! K--- | 6 ^& U) ^: @1 T- g
14 - 32
(2 - 5) |
- h9 l* t6 a+ D. S2 d--- | 3 v# R7 j, o0 J3 h( C( a# e
--- | 6 T g; }# M& q0 W. C$ w! a7 M2 H* P" D
21 - 41
(3 - 6) | , A+ t( I: M! ]5 ^5 \
25 - 55
(4 - 8) |
5 c" d9 k) k. Z# `% M. |8 `' I# Q" l! }1 S7 |
| 碳化物陶瓷 | / |$ p. a+ n- V7 z/ h! n! ? M. b9 ?
--- | A3 i* n6 s$ K
34 - 48
(5 - 7) | $ K4 \. s* o# O6 g; r" Z o) D
83+
(12+) |
9 W. q4 }3 d! F+ v" W+ v0 L--- |
/ ^( E$ n8 I1 c& X0 l' y55 - 69
(8 - 10) | 6 b7 R# A2 v4 e
500 - 100
(9 - 14) |
- p9 \" c$ ~0 @0 @+ Z5 y& `
6 [( l4 y# z# t! A2 g8 I' \9 x; l|
+ R, B, r" Y5 N$ F 致密度, % |
3 V* t* _: w* l- M0 p- I
4 W0 m% P1 y/ ~4 s| 金属 | : A% ?% J) t+ V" D
85 - 90 | $ r1 Z; G b0 ?) b2 ]' m- ~8 j* _) P
85 - 90 | - a, l; x1 a( W ?/ v7 A1 P) `! k
95 - 98+ |
3 D# P0 {8 X- K/ G q( ~) X85 - 95 | 5 m9 _/ Z# d# r! H4 i
90 - 95 |
" g/ B. K' O1 v) r- w( U97 - 99+ | , H# r8 V) E# [- S% @
0 M: @8 a7 ~8 J3 P( y' G| 有色金属 | ( g$ ] O3 }# U* Y
85 - 90 | $ ?9 @% _8 j T3 ^
85 - 90 |
2 M- ]0 h( J9 u! ?7 m; p, z2 t95 - 98+ |
7 {% S3 C- R# Y; C9 s6 G& A85 - 95 |
: H0 s, U& I# |' l5 ?90 - 95 | $ J* C3 Q, S; z/ b! f+ n
97 - 99+ | & k, C; D1 p5 W) q
6 k0 v* a* i; {8 C2 p% j
| 自熔合金 |
7 Q1 E" Y; z8 b0 x$ |--- | 3 N; h- B9 f9 b P9 K: i
100* | & d5 c; Y3 b- ]# T( s2 U5 v
98+** |
! D4 K5 V0 x; m. u: m' z--- | 7 ^9 l8 T1 Z7 k- W, g
--- |
U6 v/ H- L. C" u7 d7 g1 {--- |
2 h$ U% b( a; V6 u! Q$ e; x) S) h$ g( I6 G. F7 y
| 陶瓷 |
# v7 p9 R$ v0 u% e--- | 9 @( I/ I: i. i8 b* r
90 - 95 |
C+ f( N: v1 y9 O: e2 w! _! F--- |
8 S+ x' K& M& T* _5 C--- |
. v1 @; l/ Z0 A7 ]/ ?; M2 |! b90 - 95+ |
# U! w' f( i! {- R2 |" h. H95 - 98 | : Z, ^$ ]% J3 ~7 w( S
5 q/ y1 ~& M/ t3 f5 a- {6 E
| 碳化物陶瓷 | $ m- ~: Q" L2 K6 D
--- | 8 N7 b. M8 [! D; S
85 - 90 | * C0 D8 U( B6 Q4 A; x1 h
95 - 98+ | % C' \. U0 F2 \/ G1 K
--- |
: ?- }+ y$ ^) c( ~; Q$ T @90 - 95+ | ) K* z, H4 }1 H
95 - 98+ |
$ d- c" a, _2 d* [ A
g& R2 }8 r+ ~. X|
2 _9 Z0 w- u, c" Y5 n 硬度 |
2 K6 D$ t9 W$ n1 X# t+ I7 b8 Q \2 l }6 T1 @, W
| 金属 |
% O+ S, Z; H- W' Y84Rb-35Rc | 4 g$ s) B4 o0 K
80Rb-35Rc | % r) R% u3 e3 K" s0 M. ^
90Rb-45Rc | 9 {2 x% P7 b0 w# p. a( ?- `
85Rb-40Rc | 1 h1 K0 z. O4 Y, V, c
80Rb-40Rc | , ~5 B7 \, ^8 u8 D4 H2 f8 N
30Rc-50+Rc | ) H( K" V4 O$ c4 ?
' b8 P% Q& e9 t9 g- L
| 有色金属 | 1 X, @4 w) i6 `4 i
95Rh-40Rc | . n: h% X8 a6 V
30Rh-20Rc | 1 Z9 z' h0 A; ^
100Rh-55Rc | % Q7 d# n6 b7 t! W2 e( G, ]- v
40Rh-35Rc | 4 |5 l7 ^' S$ L( q
40Rh-50Rc | / C. Q/ _: j& G m
45Rc-55Rc |
A6 J7 {7 y. U# m
- t. g2 N* m0 P6 L k| 自熔合金 | : j/ z% k2 t6 F3 T3 c9 Z$ x* o& C
--- |
. A# ~; g, c% w6 k30 - 60Rc | 5 _& V' L$ Y9 {& o) E5 Y
50 - 60Rc |
! Z/ I4 [( G- R1 n" s/ r4 r--- | ( N1 |9 m: N1 C4 x" g
--- |
4 ^9 E8 Q' Y) L {--- | , _7 K0 ?# m% ~' _
- m+ _2 ^* g# x) ^" E! u( l| 陶瓷 | 7 U B7 [% U$ l/ E$ P7 z
--- |
+ Q o# E9 n9 m X) W40 - 65Rc | 7 B# E J. J* O" r+ A; d/ w! ~
--- | 0 Y; b2 h* K) V/ P3 V# T, H
--- | 7 r9 i: n) d7 O ~
45 - 65Rc |
6 H5 p' R1 R; ?5 b$ L' V50 - 70+Rc |
1 }! M, T) G" x
9 k1 i5 E2 @+ ^! E2 w3 u4 j& X' _5 T/ V| 碳化物陶瓷 | % Q. ~& U- d, D$ s
--- | 7 |1 c6 A8 `/ d, I
45 - 55Rc |
5 \5 E) Q9 ?2 y% r/ ?55 - 72Rc | ! w0 c, c) @6 o
--- |
9 u% \+ }4 f8 m) m, ?50 - 65Rc |
0 O& b- D- W/ n f3 t8 I+ k, I50 - 70+Rc | $ I- ?: ?. f* n5 ?0 r
# H$ i* q5 s1 ~9 D' `0 j1 e
|
# E- s/ f4 }. [/ ` 渗透性 |
2 G! h" b2 }0 a/ W' C, O7 f, d9 P& w/ G8 o+ f- n7 R
| 金属 |
. n# ^2 F3 j6 x% b高 |
5 K# E1 v: y) e0 D* a( J4 B; L& V中 | : p, F: |4 d5 Q. y
极小 | ) m4 j8 a$ x3 G2 p2 T$ f) w3 F$ ^8 p2 [! Z
中 | / B! }/ H' u) S+ b. q
中 |
* A: @8 u7 u, k2 z无 | $ [8 t: @! `1 m1 U4 f* {4 N
# ]( @3 j$ B6 q, N- f4 G1 B4 \
| 有色金属 | ; p% s+ |) C5 p) y F1 g0 A* P
高 | 2 s1 e+ g" z$ @6 Q2 o! a3 C
中 |
% M M2 @% n5 k8 [1 g极小 |
: b4 k# z- }% |中 | ) A+ \5 Q! f6 |8 ^) M; W
中 |
* T6 }& Z Z- x& i9 P无 | 7 m8 H1 s& N. s) d, {# b
, J y8 X9 U5 V# X' v, j/ g }
| 自熔合金 |
% T: M, C- s% J--- | * H" `3 S6 v+ O3 ^4 \4 y
无 | ; ^4 q i' v/ |+ g2 ?
极小 | ' W4 B# P' R- a$ c( |
--- | y' x0 r" N& v1 u7 t
--- | 4 ?' ?' J* f s( ~- Z& b
--- | $ c0 M+ F7 m8 p0 o
4 o3 q& c4 X! D6 ^2 d
| 陶瓷 | ! q( T, A" [1 D5 s. i! `* K) j# {
--- |
# K& V- {( ?: g4 ~3 b中 |
" p: a/ K* V4 Q) d* W" Z- T! A--- | " m. Z. X' r! r1 [
--- | , h! X: j' H* X# u9 R7 C" p3 D U
偏小 |
. x$ p3 `* d. j. Q7 S$ i极小 |
$ f) z* c. ?& h' ^9 L. E6 k9 I) B* m
# X: k( Q/ g+ ~! S' \' _2 O. f| 碳化物陶瓷 | ' ^" g6 |8 K) p; h8 Q0 q! S
--- | 1 N9 J! g+ Y2 Y, S/ X
中 | " A% R8 ^2 D: Y2 `8 E! c5 D, P
极小 |
" [( |7 e: \" j$ M--- | 7 [& k& a4 s% {8 I
偏小 |
8 b# N7 s5 ]: c6 m极小 |
* R4 E, Y# B6 [+ B& }9 i* }0 F: E j, X& ?1 D
| 4 k. w7 o# l$ l0 Q
涂层厚度限制 | - N; X' f& x$ g' o, O8 U
- c2 G# e/ E. S. r# v| 金属 |
) f' a F+ y5 C' B* s0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08) |
& U2 q7 ]3 G d( t1 |7 _' ]9 W Z3 ]0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08) |
4 z7 V( \! q) Y) n [0.6 - 2.5
(0.025 - 0.1) |
D6 A% a w- q. A0.5 - 2.5
(0.02 - 0.1) |
$ j9 s2 k, m; W. R, g/ n. v0.4 - 2.5
(0.015 - 0.1) | 8 H! }6 D% N' ]$ V
0.05 - 10+
(0.002 - 0.5+) | # I2 `4 [6 D `3 v* w$ [
+ @& t% `7 v4 k: T6 M) W- b
| 有色金属 | 4 z0 [3 ^3 O3 Z7 i- U/ A
0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08) |
9 k& b; q7 @8 |9 J0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08) |
7 g9 A+ F% m0 U/ b, j# K, z9 R0.6 - 2.5
(0.025 - 0.1) |
8 P4 H. e8 z, \2 n" [0.5 - 2.5
(0.02 - 0.1) | 7 d( ~# c8 o. G# F5 G. r; Q0 }
0.4 - 2.5
(0.015 - 0.1) | |5 K! ^ R& f
0.05 - 10+
(0.002 - 0.5+) | ; n+ |- K H8 y4 Y& |/ m
/ {% e) H3 ?$ @. }; T# r| 自熔合金 |
! i8 H) U7 H2 R--- | : V) Q% t- @# z# S$ C6 q
0.4 - 2.5
(0.02 - 0.2) | 1 k Q* K! J! K" ~3 }; g
0.4 - 3.8
(0.015-0.15) |
5 a; I) b" E3 B( [4 X$ j1 j--- |
; K) d. E9 B, x4 Z: Y5 O--- | 1 n0 q. X/ H7 s, k. {! U% Y$ a
0.1 - 15+
(0.004 - 0.6+) |
6 _! F( ^& f) S
' q) L' _: \; l. X| 陶瓷 |
) A8 `" _1 F* q8 X: m& n3 G0 u--- | " e u& Z8 t/ R$ }2 b B
0.4 - 0.8
(0.015 - 0.1) |
: S* `# Y% f) t0 [& ^) [/ N--- |
3 Y* k. k5 ]+ W3 [--- | 1 F. W& v! R3 D5 ]$ d* U, F6 E
(0.4 - 5.0
(0.015 - 0.2) | 5 J3 Y( O$ V; q
0.05 - 10+
(0.002-0.25+) |
: U+ b4 m7 Y5 o* o5 ] l
8 \- N0 [5 O' e2 e. Z| 碳化物陶瓷 | 9 `) a$ a) Q" }1 d0 ?- ~) c- S
--- |
+ a' y: {; z4 h0.4 - 0.8
(0.015 - 0.1) |
5 t; }3 i; K+ l0.4 - 5.0+
(0.015-0.2+) |
; O0 G4 `$ z( Z1 G--- | + m4 ^/ z T$ s5 |: d6 T8 r# M5 H
(0.4 - 5.0
(0.015 - 0.2) |
9 e# N) }$ f* G2 `: H0.05 - 10+
(0.002 - 0.4+) | 8 z6 J( d% t! W1 ~: n A1 |0 h
* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂
+ \" L8 `& _. k2 M' d& K0 }** 非自熔性涂层（1）可控气氛下的喷涂
' |! w" @- w3 j# r5 J热喷涂设备的主要组成部分 # Q" n8 ~. }7 m7 J ]3 p5 o
2 t5 N) W6 d+ \7 Q8 R$ U
! f, z- k* w( [2 t) N1 D1 e) R
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发表于 2006-8-22 22:22:41
发表于 2006-10-9 21:39:19
