什么是热喷涂
( L% d$ E7 F; ccccc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。
" _: {! j- b2 _; g# F& {5 B图1.
8 g- Y, o Q$ n# M0 o* s I/ ]7 c* z0 R5 Z: _* y ^( u4 E
! [$ c% e+ q# x- Z- Q图2.
- X4 G7 y# x1 S' m n
3 N% _) }/ P+ N/ M6 O1 X' N3 O
8 C1 Y8 a5 D+ d7 Dcccc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。
# m8 C( S$ ~& i7 ]7 Lcccc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。 0 @$ b7 j, B( p9 R( @ r9 r
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: . h6 B; E8 t( k* I4 a1 E+ U
/ h0 q D' y _# d7 ?- b7 x
- 抗磨损
3 j3 \1 H+ }% G8 g0 {. Z
- 抗腐蚀 ) H0 a- l, f4 ]& b% U
- 间隙控制
; Q" w! n& `) I
- 控制流体环境
0 V* f2 u& ~+ T" ]
- 热障 " a" t- ?7 q* \0 W. W
- 恢复尺寸 7 }; `( w" q- [: Z8 P6 L
- 改变导电性
5 Z2 a/ j% c- p3 X X( j) U1 d/ o各种热喷涂工艺的比较
* w& u; n0 j6 E( B7 p* S) n# @ L2 i5 G, d2 _1 I9 o
. Y5 J( I1 ]# d3 I* E( A' |
( {0 u; K/ ]+ B1 e6 m, M6 ^
1 l0 T2 w8 {% ?) L涂层类型 | 1 ~( z5 @1 f( F. r
火焰线材喷涂 | # d2 g5 W' q! C7 p
火焰粉末喷涂 |
- B% I( |) ]' @超音速火焰喷涂 | 0 p! B/ K; ]4 S" b& j
电弧喷涂 | q- ?) t2 \2 [2 j
等离子喷涂 |
+ a, y* U- \6 R2 C' Y0 d' w+ a低压或真空喷涂 |
4 ~. z' O* ?& C2 ?7 C1 l* H) L/ [ A7 q) Z" _! z5 t0 {
% t* M$ h7 L1 ^3 J- A) D
气体问度 103 oC (103 oF) |
# z. |) W s1 ~. M( V! Y; \
" a2 ]5 ]2 r a$ ^! J4 s2 _全部涂层 | 5 D( `4 q. B4 r, R
3 (5.4) | 3 B. N* N: @- E1 O) R0 d ^* i3 x
3 (5.4) |
) a+ Z1 \$ E! [& b$ ]( s6 O4 r2 - 3 (3.6 - 5.4) |
# e- Q% z& |7 j4 oN/A |
' Y- x0 ?2 i- v; A12 - 16 (21.6 - 28.8) | + L& X+ k$ U% a+ v: C8 i7 _$ Y
10 - 80 (18 - 144) | I" @/ r5 \! {4 z
9 ~1 c! |( h3 `* E- e/ D7 U- ?4 [8 n) v
结合强度 MPa (103 psi) |
& e( x) J/ ?2 o" g+ f1 I; Z! K# A9 m n2 U2 O5 Y
金属 | 9 e( Z4 q. U8 k, n4 O1 i; G
14 - 28 (2 - 4) |
1 g; Y! t$ d7 w- b" g; L" g+ ~14 - 21 (2 - 3) | : K( s; t( r! U
48 - 62 (7 - 9) |
; N1 i( D. y! W- F% v$ E( o* [28 - 41 (4 - 6) | * q6 Q. _$ I: _: L0 S
22 - 34 (3 - 5) |
5 S9 ?0 c" |+ V: E& ~4 F4 N: v3 u100 - 400 (14 - 57) | ) m6 s+ V7 o8 Q) A; b4 B3 V. l3 t% [
# R3 [2 G) I/ j7 q, k有色金属 | 1 d. s/ M4 w/ D* g
7 - 34 (1 - 5) | ( }( z) |2 o0 u' I/ P
7 - 34 (1 - 5) | . H% F1 w9 h9 e
48 - 62 (7 - 9) | 1 L: L1 E) D4 S
14 - 28 (2 - 7) | ) @& y' R; M# `) S0 H3 o
14 - 28 (2 - 7) |
2 ~: G7 D% c6 t+ \0 s5 |4 K& _. F400 - 750 (57 - 107) |
0 b4 T& h$ g' C* _3 @7 S! ^
% J5 u6 U! A& E2 G( D, }4 w ?自熔合金 | 7 \: r/ g( W% W
--- | 2 w0 e# e/ F/ }' `3 b( H
83+ (12+) | 6 U: I+ \& c$ W, O) z
62 (9)** | % a, T; z" |6 U4 u4 p
--- | . C; {/ e2 M& X5 U
--- |
, [" {7 }: U9 _, F6 v--- |
9 T, k5 V$ v# l# a7 G, ?$ K" m( w6 N* ~! J
陶瓷 |
5 _) h1 h7 U7 I$ _( K0 ?6 {--- |
; f5 S0 ]; I3 |14 - 32 (2 - 5) | * Q1 E8 L& |) e# G0 V. M$ h
--- | 7 k# F9 S# L5 z# [5 E! Z& N/ t; ]
--- |
1 z- j4 I) A9 ~9 O9 v& y4 ?6 H21 - 41 (3 - 6) |
& f" O" i. P2 g$ O25 - 55 (4 - 8) |
5 D) z' l! }4 F$ V: O: F2 d5 }+ x, _% q
碳化物陶瓷 |
7 D* G i7 s' b" I--- | 7 m; L i5 x3 H' x, p" P. c
34 - 48 (5 - 7) | * R- B( c7 Y% i1 q6 a: F K
83+ (12+) |
- v7 t4 ~' _+ F+ p" ~5 ?--- |
7 s0 V% n) ?8 S' v- S55 - 69 (8 - 10) | - ?& g8 y s! | p! b3 }
500 - 100 (9 - 14) |
+ Q7 l, g" g- S1 ^
5 P% U. v- U4 P" ? v$ v2 E- W0 o" o5 t4 Q ]" T( p; J9 Z* e
致密度, % | 9 N4 A: v7 W7 V; [8 W7 y
- ~8 A7 h% `, V/ {+ X0 v金属 | & W2 [/ d3 _1 O: |2 @" C
85 - 90 | 3 g# M6 y! z I% w6 m
85 - 90 |
; J# ]% F% h$ I8 T! y95 - 98+ | . U' c2 p7 N5 x9 z* W( Y2 b+ H
85 - 95 |
9 S/ N+ x* @$ c3 V90 - 95 |
9 w' E, e- V! X- d; d: x* W97 - 99+ | 4 l2 q, e9 q) Q) P9 v. F0 ^- t
* Z6 E* V7 m" }2 C5 _6 P有色金属 |
2 J; l7 H9 ^! z6 d3 G% d- o" a8 x85 - 90 |
0 Y& f' l. i8 y! ~8 i85 - 90 | 3 N' E; }% B& C% _$ k- s
95 - 98+ | . c8 y6 L- u7 y4 s9 K( X
85 - 95 | $ A6 m7 P$ G& s& `5 }- r: L; q
90 - 95 | : H% H8 F2 K$ Z w$ W
97 - 99+ | + P- q; x9 R/ v- e; X6 u4 P7 m$ h
3 c3 P* r) O8 Z$ `1 v- L
自熔合金 | z( U" T3 g5 L* F6 ~3 N) P
--- | 4 y# }1 u+ J# a, _+ N5 U
100* | 9 V0 G2 F! e- q7 f V
98+** |
2 L% q' s- G" u' j4 F. j7 {--- |
/ g K$ T. L g4 E& c8 i& E--- | 0 F, @+ I& y, d# F
--- |
0 t3 O7 G/ O7 l. Y' { ~2 Z7 b' q+ W' ?8 `- c, V* v3 V
陶瓷 | 0 d6 ]9 p# N% A5 }4 ~$ T
--- |
3 Y6 U3 {! ^- h90 - 95 | ) _( k6 o U4 b/ Y* N# P$ u
--- | ( B/ z" X2 X/ _6 H3 O
--- |
" b9 m) }. h k) H" S5 m90 - 95+ | . L" u/ W( t+ }' \4 L
95 - 98 | 5 k( W- M2 O. v% J& D
7 D- s" S/ {7 {% u3 ?/ S6 K7 `$ z/ o# r
碳化物陶瓷 |
' N( w/ c/ N" a--- |
. Y, g: ]! P, i85 - 90 |
9 W0 G7 F/ Z7 Q q) Y+ ^; h' j95 - 98+ | / t# T9 r9 a7 U- g5 U: w" s
--- | % `; i; n0 `$ P# r i
90 - 95+ |
: p. w' R1 m! E% j& p# S% [7 C6 F95 - 98+ |
) w' C( t# ]3 x: ]9 @4 z
/ ?. w. v7 L2 c" ^6 M* M. N
* s. o j( `- B v* q 硬度 |
7 F) Y" V* _5 p! f' x4 u
" @ `0 v% G4 H' B8 u- G: C金属 |
- I# \" d M& J0 P84Rb-35Rc | 0 G& K1 E. u/ W6 j
80Rb-35Rc |
( A0 X* u1 L" n; ~; K90Rb-45Rc | 0 i u* X; B6 u* U" G5 Z) h) G* _
85Rb-40Rc | ( b- g/ }" s, V8 `+ ~5 k
80Rb-40Rc | % u4 b0 h- O" U/ w: _2 F
30Rc-50+Rc |
7 u3 G4 K" f9 r" Z3 H& K7 d' X( y+ X
有色金属 | 7 q8 z! g z' y' V0 Z
95Rh-40Rc |
: Y) ^. Q' _/ [ m30Rh-20Rc |
/ s- K# C) P, r. n+ J100Rh-55Rc |
8 v8 M" I+ k0 p+ V- N3 r40Rh-35Rc |
. h2 [0 r& G' S8 a+ W& W40Rh-50Rc |
' N$ L5 ^* ?0 ^3 I4 ~45Rc-55Rc |
) E, A7 h0 Q s0 i" J/ i) O: v [+ s8 i" \
自熔合金 | ( C3 A M% t! w6 `3 C
--- |
! F5 m5 L$ x1 g( E1 [30 - 60Rc | - C0 ]5 Z# X2 V. \# i
50 - 60Rc |
. U, p% @, [& u+ U--- |
, m" f% L; N' w0 x--- |
0 v) t* a- J0 d# g8 i--- | ( c+ E* a& ?* ?' e2 P: L
" m% B3 k+ F3 [2 p# U
陶瓷 | 0 S9 U- e& T/ B% l ~
--- | ! k+ o* L- ^. x4 e$ r \9 Y' h
40 - 65Rc | : l! ~$ d1 X/ [" M
--- | ; f3 |& k2 k9 J
--- |
, q1 @6 i. m& h+ z8 ? `5 h45 - 65Rc | ' }3 t1 E3 O1 ?( h/ |5 _4 r
50 - 70+Rc | 6 S1 R1 M2 _: P. h2 S
" C) k% M3 q6 M4 d8 ]$ n+ T5 t碳化物陶瓷 |
) a$ D* {' |' j, O! p" ]--- |
, |) J. C# i7 x9 ^45 - 55Rc | & A1 y; x$ q$ J7 q1 n/ D( O1 o! C
55 - 72Rc | : b+ _- U) v q
--- |
$ {4 u1 C4 ~8 c8 B' S& a50 - 65Rc | " T1 g' A* U6 x! ]
50 - 70+Rc |
; L9 c# D H [; r
: }: f6 O3 Q1 O6 h9 `2 H' Q
2 i+ y* E% o2 l; K4 d ~ 渗透性 | . a3 T0 q+ s& r1 S1 Z3 q9 c# |
3 N9 d0 x! o6 s4 ], |/ j$ c& O金属 |
8 ?# S6 X( i* S高 |
; |$ x6 y1 p0 d6 u1 D中 |
& e# Z4 C- n. L极小 | 1 p0 ~ I" M' ^! g4 P; Q7 v9 C! f
中 | & H( \+ d U9 X% I7 L+ |) ?
中 | 5 K! ?; O% X" b1 p' s5 X/ c
无 |
0 A. i/ ?- }2 J/ I. {+ b& e
$ ]0 Z `9 v9 H3 t6 B1 M3 u# T有色金属 |
6 j' U) b% B, y* c/ M高 |
& ^! v. B/ U& G* }& x中 | 9 x3 D( N, {' h3 n
极小 |
7 I* ?% P1 w* s& y/ g中 |
/ H+ V$ x! G% `) S5 W中 | : D9 u( I- D% q* S* U& m3 g
无 |
) C6 V5 \* _2 e( C6 m+ X- p
7 M) A* a" O r1 _: m- b6 U% F# I自熔合金 | / v$ x* Q0 b% q2 g3 y; x$ B
--- | 4 H. C Z( x# x3 W) H
无 | 1 i5 w" \4 L7 _1 T4 o) Y
极小 | + A! n3 Y# E; @7 C% |% H$ ^
--- | ) t/ C6 s( s+ r& |7 I; z. w ]$ }
--- |
: a2 w( M; y% K f1 D--- | g$ T6 @% c# [% T7 {" g( E
. ?9 ]8 J. y& L/ \6 G陶瓷 | + |9 m/ g# c$ A% M/ [
--- |
# y: ~( D2 Z" _; l2 r! M中 | $ H [$ A- V# c5 L, u
--- |
8 x- I, t3 o% r! J, z. l) A8 t--- | / h# g1 T% o3 L, u
偏小 | ; Z" }3 e0 U5 K& E" T% j! N
极小 | : U4 d; i8 y! `- d' `- e" X
1 ~5 s/ D6 B3 E) f! v
碳化物陶瓷 |
9 W: M- j. z% v1 s$ l# M9 ~# s--- |
/ M0 N# ]/ T+ K4 Z% H中 |
8 p1 H, \* v2 f3 \极小 |
, Z9 o& l7 ~) ^; _( h8 p, F--- | ! f$ v" l, I3 J J$ q* |4 a- f5 S
偏小 | 7 D0 p6 Z$ j5 L3 q+ M- `+ y
极小 |
, f/ l) j7 V$ \# j1 V8 f+ E
! k8 k* y- p$ d7 \8 V3 r' M* K/ P! I) O6 k* |8 H% a
涂层厚度限制 |
7 i4 `" b; \2 u! m
a7 L# S5 o" n% v: ^& g- C金属 |
5 j0 l8 |# o1 h4 v0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | / Z( o4 N% \9 f& j1 Q
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | ( ?8 F: {! w4 ^$ A6 R8 W
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | & U8 D0 X8 T1 g8 b9 W! ^4 _
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
; l7 h: Q, N8 J, K5 l* i% x0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
/ o h6 F: @# A0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
7 J/ U! u1 @8 l6 P* a& i
5 l$ e2 M6 R+ ~% D( ]) i有色金属 |
( R# b! b9 z0 m: Z, X0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
" r% U+ D; t3 B9 ]9 {. H5 W0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | * h: t# J9 n5 M) z: C* i" m
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) |
0 P4 v) L, Z l, P5 q0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
% B8 B, h& s/ f+ l8 K0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
3 E% @8 x! ?& {. S7 V4 j9 o! s" c0 g& Z0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) | 4 N9 {' K2 ?) Y/ m7 u1 G
3 q. |6 l4 l2 O自熔合金 | , S+ u, H; O) f; k5 o' u" ]( d* X& D
--- |
/ j v0 [: ^8 N1 n. m0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) | 7 R# |2 `( O ^$ ]5 f
0.4 - 3.8 (0.015-0.15) |
$ d4 C. N; q% [/ P9 Q--- | ! D' c ?% v! ]( J- m1 Z9 ?
--- |
( K4 |, ?# m$ E& ]3 e0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) | 8 \) M' H0 @+ `& x: O
8 s; _7 f7 y' a; ~陶瓷 | ) R: R6 P) L" J& N
--- |
% C( k" @; ^7 ]0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | + k3 f P9 F- R
--- | 2 m% v5 |" M9 g
--- |
( H- j( k# g7 M' j(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
0 W, `7 R9 B8 h8 e& a$ H; s0.05 - 10+ (0.002-0.25+) |
5 h& W( `% v* W% Q
$ |/ u, a. V% U& Q碳化物陶瓷 | 5 |% P+ |1 j6 r+ j5 W
--- |
0 R v+ L- E9 v0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | $ d6 N; H' L' x1 s: w
0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) |
5 l' D, l$ l5 q9 j--- | A8 b3 A, N! M, W$ C/ y6 s
(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
. ]) T8 u8 U/ C/ r Y0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) |
" V% r F) k9 }! p( o) @* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂
$ V; }2 U! w/ M) ^. U( w+ y** 非自熔性涂层(1)可控气氛下的喷涂
1 q9 ]% F: F) n4 l# u$ |热喷涂设备的主要组成部分 / h3 A5 H4 j: p( O* `% p. M: T
2 p! Y2 `$ d( Q9 ~2 k- I3 V
, h, f' u! j* E/ m4 e% ~" U
|