什么是热喷涂
0 E# `4 ?8 Q2 c7 [6 ?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。 " Z; I" x) M1 i! P5 M
图1.
- n' f3 F6 N2 ~* U1 k + j+ d8 `+ A, ]
' O7 u$ c& w7 m5 T' o3 U1 X图2. + n9 i w5 h" j& f1 y3 U

5 I* o+ \# V. |4 S I6 W
; b% M7 u9 Q5 \ L) v. B# [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。 ) P3 `/ T/ H7 \4 G
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。
_7 l9 k% m0 F" N8 U9 R9 @6 Rcccc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:
) e* c# F8 x1 Q4 w+ |& K+ ~( w1 f4 |& i) r9 H9 `; y/ O0 Z
- 抗磨损
# U! s& ?) J' K& Q0 R4 d
- 抗腐蚀 * y' w; C' {5 @- z5 M% q7 Y
- 间隙控制 % ^* |# s0 U. P' C2 H
- 控制流体环境 ( K2 ]* Q; y6 |
- 热障
( \5 K, r- D& f& G% I- q6 J! L
- 恢复尺寸 , P+ Q% N& ^* |$ [( K8 H
- 改变导电性
2 c& s' S; g: Q, G
各种热喷涂工艺的比较
$ h$ e/ k- ~. U) b
2 J a# a9 c/ w' l3 \ _4 Q
: g G# [- b" |( _- ?3 y# n* n. k3 [8 B- B% ]0 `$ j' s
/ o" y+ Y% X- c* q( e
涂层类型 | 5 m( h6 M1 @% Z5 P0 x
火焰线材喷涂 |
. O5 ]* k5 @$ t! X# F1 t* B火焰粉末喷涂 |
1 r) M8 ]. V. `, W9 Z) z8 x& l超音速火焰喷涂 | # ~+ [& B X0 a
电弧喷涂 | - J# g% a! F: {3 D5 B2 y: e
等离子喷涂 |
# j9 O7 u- _6 ^( s9 H低压或真空喷涂 | 9 p! i( u$ z% v7 y, _5 p4 ~2 F
7 I$ V. Y1 s: s2 W% A" _$ g$ @0 j
& ~& m5 J6 `$ r$ o) [# i 气体问度 103 oC (103 oF) | 6 F6 e$ k6 ?2 w, m* A
; X, Y" h/ u1 n' Q全部涂层 | ' z6 \+ t" b/ c+ q6 T( Z, L
3 (5.4) |
& e& O- Z3 y8 |3 t+ v1 w- \( I3 (5.4) |
: Q3 N7 x7 I+ i# T- L/ a& o) w F2 - 3 (3.6 - 5.4) |
F0 o E n$ }! G- DN/A | 6 O6 V4 ^7 `/ @6 x9 a' h% V
12 - 16 (21.6 - 28.8) | ; b p/ C% x, a
10 - 80 (18 - 144) | # ~5 o0 d6 G O9 e
/ P4 e1 n. V5 f( P- K! ~
+ h) K7 x% H: X" K' U7 G 结合强度 MPa (103 psi) | . E7 d. a$ m8 b& Z6 m7 V
) V# b3 {6 O% H金属 |
* J, m: p0 h) r, S r14 - 28 (2 - 4) |
8 v8 G3 d; ?. [14 - 21 (2 - 3) | , F8 Z! @3 Q1 n' E9 ?( A
48 - 62 (7 - 9) |
) J+ i, ~* I: m b1 Y1 N28 - 41 (4 - 6) | , o, Y. w0 p4 F( g6 w0 H' X9 j
22 - 34 (3 - 5) |
- q4 V$ W/ I3 Z100 - 400 (14 - 57) | 4 C9 D% o1 v7 {) X1 r, q
8 z- Z! T) f" v9 j& R
有色金属 |
& |: T% i7 H. A' A: B0 U( M/ U* w7 - 34 (1 - 5) | , i( f' e. d6 ], z/ ]# \8 k8 Q9 w ? ^
7 - 34 (1 - 5) | ) y/ j' ?9 ^$ z: ~/ R* c
48 - 62 (7 - 9) | + [& J; O) K' b
14 - 28 (2 - 7) |
/ Y$ w g3 M: p0 ?14 - 28 (2 - 7) |
7 |+ L& Z- y( s/ C9 Q! j400 - 750 (57 - 107) |
" ~3 C3 H+ B6 i- [- y( }% p: q G3 q% X
自熔合金 | : v/ `0 b3 `" l
--- |
) {) z8 r% F, l6 u- M# T) `& |( w83+ (12+) | % O( H9 o8 d# s/ m- w# J2 t
62 (9)** | 9 n& C) y/ r f" o
--- |
9 e |- [$ _9 z0 k--- |
+ H: Q% M( z, W7 _1 K--- | , d. _8 A/ w- z. b+ L- ?( N
7 O7 [) Q5 w# V& O陶瓷 |
% ^# P! \; j9 j/ C1 r0 L--- | ) o4 A6 y6 _- N' V+ q
14 - 32 (2 - 5) | 3 P( n8 R( l8 F$ t" n# p5 H0 u* L
--- | * W* R# Q" r4 d% M+ p) N
--- |
5 F& ~/ }" @9 E( G! x21 - 41 (3 - 6) |
, l( J3 z) Q' H6 f' h* o25 - 55 (4 - 8) |
0 ^4 j$ |. A8 n, O1 A+ r
5 E7 J, `$ y. h8 k, e7 e- |碳化物陶瓷 |
2 k8 D. h# ~( b4 L0 }1 N--- |
! |" V, }/ H4 x2 S9 P34 - 48 (5 - 7) | A ?% }, d. c' B/ {* h; z
83+ (12+) |
* |7 G3 V8 g5 ^8 P* l--- | , [ t' y% j4 ~( Y- P' q
55 - 69 (8 - 10) | # Q2 }# C1 c0 z6 I& D1 A3 T) ~
500 - 100 (9 - 14) | & T. S2 t9 k9 k& C8 @ K9 R
! p" P( j; e# K3 F3 o) o
' z/ E/ ?+ e: X4 Z, ? 致密度, % |
: r# z$ M9 w$ I/ U1 B
+ V- C( h f5 v( y: i金属 | 1 X3 A4 D x; t0 G) }( t1 a
85 - 90 | . X; b- ~; c5 ^: H
85 - 90 | 5 F! a, F) M. C7 w- s. A
95 - 98+ |
6 z0 l: z& L1 O* z& ~+ D85 - 95 |
1 z) f& i! D( b6 K) c: f; M9 Z- X90 - 95 | 5 L% H$ O1 ]& m
97 - 99+ | " J6 ?+ H2 N0 Z" D! H1 h a
6 y8 W/ g0 w3 e2 T
有色金属 |
1 C3 J! x" E, G85 - 90 | 1 \. S: J; I" g3 i2 d2 B7 I1 V
85 - 90 |
- Q& c1 B: h$ _; |6 C6 M95 - 98+ | M8 d& A, M/ @& e1 o
85 - 95 |
+ ?) z$ t" H, X8 q5 n. S# r+ T1 D90 - 95 |
9 f% A2 z3 R% h) a4 |( M97 - 99+ |
, C. n9 c- m- h& B# y' O
7 p1 y# g& O- l. l# A* v自熔合金 |
4 v" H! v4 M! h; k" y--- | * B4 x. Q* a/ b+ u: O% j
100* |
" e; L. D" F f98+** |
) Z/ ~: V: ?! o7 t' u--- |
, F; T( {! m& J2 C: W--- |
% B( ?- N1 ^# w. Y) w0 i5 A5 B--- | 1 S3 _( B$ [" L' k' Z) @$ {
. Y$ `$ n, k3 ^: B* f6 y6 }陶瓷 |
9 h2 I1 w4 I+ z) w# O--- | 2 J+ ]8 n$ e* f4 d7 a. I- H0 G2 E
90 - 95 |
# p }% f# p' N% g--- |
# b) P$ R2 _7 V! d+ V \--- |
" v m- H9 E1 L9 n# S- v4 u90 - 95+ |
( t5 @0 D6 I0 z# f5 o& i5 G95 - 98 |
8 ?, h7 q) B5 R0 L, p+ \, Y
! j8 l" \3 u" a( w- b& }% S碳化物陶瓷 | 2 ?2 d. i7 N' ^9 O
--- | 7 | u; i; j. w& R0 P' w, b$ W1 s
85 - 90 |
+ f1 N+ t/ l) F, X- j& x# M- V95 - 98+ |
! [- a$ ^& T/ d. e- l2 z--- |
4 E" s4 Q! r9 E90 - 95+ |
1 a# N6 g: d: w+ W$ ~95 - 98+ |
; o5 {& ~, A: D3 ]! k6 E
0 V% B: r+ }& z- \% t. E8 ]
8 p- l% g$ z8 i" W2 H& p 硬度 |
' x8 w! k1 b1 i8 V6 T
4 ~& Y: ]" q8 |; X' T7 K; P1 d金属 | : S* B5 K) {3 @0 T
84Rb-35Rc |
4 X; ?9 C! \$ }4 I1 H. H! o80Rb-35Rc |
) n) P% {* y2 b# _3 i90Rb-45Rc |
( d5 Q$ ]) S ` Z85Rb-40Rc | 7 C8 p, {$ P2 k5 k
80Rb-40Rc | ( g. \/ T6 v; ?! \( M* b
30Rc-50+Rc | ' w9 K9 O" q1 A
. C1 ` l+ y; t9 A# J有色金属 | 2 p2 t8 B- Y$ _4 k" m8 s' }/ F
95Rh-40Rc | . |/ t8 l( |* Q, y
30Rh-20Rc |
2 i' ^6 B* ]! C100Rh-55Rc |
6 I) ^! ]6 h9 n% u' R+ M- k% A5 E) |40Rh-35Rc | ) Q) l* t' Z! J' n- o1 h, ]% K) o9 j/ p
40Rh-50Rc |
4 H, z/ G( t7 G9 _7 p45Rc-55Rc |
8 c1 b! K. W7 I' p4 i# D$ i5 E1 w* _5 F5 Y
自熔合金 |
( [* v2 a) [( @1 a7 {--- | + r: A% p2 Y2 g1 A* V6 ~( Q
30 - 60Rc |
`, I: s' K; I( O0 V5 ]50 - 60Rc | " S$ p3 K! V+ A. w# d# {
--- |
& { h. C( ~* H# c--- |
+ X- f( e1 B6 q' A8 o9 ?--- | 1 S; D! p2 U! M2 U/ D+ r
. X2 F! l; M+ k# \* w; }陶瓷 |
: g7 S; A/ u+ @3 }/ A--- |
0 m' _- _, c3 o0 N+ z8 l2 k40 - 65Rc |
1 P! Z, D$ @! w% h& o--- |
; y- O0 U4 H* n$ K! C# ?--- |
3 n+ L6 Z p) Q" n* p& J45 - 65Rc |
" Y* p5 d* |; i/ W9 Z0 Y50 - 70+Rc |
1 y/ C3 w0 `% P! u* S- I b! z% c* T$ y% y: P" ^ c
碳化物陶瓷 |
: R$ n( ]; f6 v--- |
( L! ] Q) y' B$ `45 - 55Rc |
( w' K: ?: \6 Q0 `& U+ r* e/ o55 - 72Rc | ; s5 _! A8 J5 A/ h+ v
--- |
) r W3 F1 y* H, {/ e h50 - 65Rc | 5 Z0 q- W p$ Y
50 - 70+Rc |
+ a0 A' _# I3 \% c$ j; e6 J/ r, x9 E+ U
2 q' I- V% i2 Z! f 渗透性 | * X8 E+ M7 f2 W% V
( `& M0 @ Q5 R金属 | 3 z4 ?* i2 G& b- J
高 | % J8 j( Y% n( ~8 X, T$ P/ S
中 |
* K4 I+ R2 d8 d7 M }3 m0 ~极小 | + m6 ]* g; h7 ~" L, d4 \; K' w7 s
中 |
) e. G, `5 q, u" `中 |
$ v4 L' u, y+ r( `' d7 m无 |
2 Y. _, C9 r! r+ b
9 A6 c# ^+ x, r- W7 K7 R% e" A h/ i有色金属 | ' J2 ?% G {+ g: o
高 |
% G1 J5 O: k) }0 v8 i中 | % L6 B3 \+ |3 ?7 j5 s; u/ X
极小 | 6 R9 Z$ z- i3 _3 M2 M
中 |
1 Y3 O3 R1 d* n3 d8 n7 c中 |
1 D& }& S) f( g% a0 }/ F) X: o无 | 1 A. |# m. [5 H2 R- n2 d0 }, j
3 f# |. _. P1 F1 W* S9 h: i) f自熔合金 | 4 ~" j0 u4 l! }( E/ n1 J- H3 |
--- | % I8 _2 A& q5 p+ H' N3 D
无 |
+ w/ y `" B/ I: r5 A' X极小 |
V6 N: c: v. ]1 i" k--- | # ]1 T! n% a" j: X; N
--- |
( _6 I H/ {! @+ C5 y% Q) Y--- | $ {1 z' k1 Z. c# a- o* F
5 U5 n2 r0 l6 A; W6 C; b0 d! H陶瓷 |
5 A6 d% A2 L' |% I' M- y1 o( W a--- | 1 r) \4 h' C2 G8 c
中 | 7 y" @$ [9 h8 ?
--- |
7 G* t0 j ~/ U8 k1 ~* V/ H& R- M--- | 0 ~1 `# p$ f' z3 m7 A8 ^
偏小 |
6 u s. |1 x- m* {* Z3 G极小 | * G. k i! W% r9 J( Q+ s% n
* `" a- w7 h. i7 O* V3 H# J2 {
碳化物陶瓷 | " B8 ?( i4 [4 V8 l
--- |
3 q" L3 b" O! z ^. w+ y" S) j; \中 |
) Q# O/ D' M& A1 k极小 | ( X% a( q- E2 p3 y. T& s
--- |
9 l, K) q% b8 ]- R偏小 |
k" `3 }1 N; h) X9 N极小 |
\. T- w2 X O5 @) } }2 m' w. h& ^1 D- I$ U: r
, W7 [3 N% C3 u$ o1 X7 y6 ~
涂层厚度限制 |
2 E: F, m1 y; N) @. `
) Z% C$ k/ ~& \4 `8 b; F% A' [金属 | 4 r7 }4 |4 U8 y" T/ z* W% G- m
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
5 D' S8 p9 F+ n0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
7 `' x# [5 }! a7 ?$ F+ D' y- O0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | 1 T+ J" X' E" L' V
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
# B6 {+ x& `9 y0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
* L% y* m7 y6 H4 |$ A2 _0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
' }/ ~ L" T0 o+ y' [) F8 k: w% e q
有色金属 | # w0 j( i7 x1 W) E1 Z' r7 @9 x: p8 O
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | 9 C1 F* s" k! h
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | ! G, _/ Q. P; Q8 i7 p
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) |
" c8 ~0 z7 i- U }) W0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
8 N# P" ?* h d: s1 ?! P, `- K6 ^0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) | 6 y z5 ~ s0 ?/ e ~, v& d
0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) | - f- p) T3 |$ C
0 M0 V C$ p' m; n3 X' X1 Y
自熔合金 |
$ X! S/ x# F/ N1 \4 M0 X7 h--- | 7 X- u9 `8 t/ M
0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) |
- `6 \+ P" ]5 F4 R2 I0.4 - 3.8 (0.015-0.15) | : P- i- C6 g3 b; M" {
--- | . z, ?) g1 ]* ^# ?+ t0 \
--- |
4 ^& h" g: s8 W0 u0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) | 5 m$ ?+ G$ L- a+ B' K. y
% H5 m$ m. \- i1 R陶瓷 |
3 }5 ~0 h2 v, _; h$ l8 I( H9 U. R--- |
, _! u7 g l# P0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | ; A' a3 s: l/ r% _8 w7 C, Y
--- |
$ V- p# P: d7 ^9 {--- |
S7 U" q1 N+ Y' [(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | ' G& \# ]/ D0 h
0.05 - 10+ (0.002-0.25+) |
# V, x0 {+ K5 q4 M2 Y! M; n8 W8 v* N/ ?) G* Y) z6 ^
碳化物陶瓷 |
9 h Y- M8 A S) \. Q6 Z! m--- |
& E7 [" Z* N$ X/ b' f# I0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) |
3 ?' ~/ X" Z( g$ z4 v! r5 g0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) | ! B9 \. M0 G3 J* G/ T8 N9 F- T' T
--- |
. d+ j" x* o5 m( o1 [ |" k) {(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | , G6 }" j, g+ `' \ l; s
0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) | ) h4 @% ~: f6 Y2 ?
* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂 ( x! R- P" J0 s/ j, X5 C
** 非自熔性涂层(1)可控气氛下的喷涂 9 Z X0 d* P6 O2 ]# M5 o
热喷涂设备的主要组成部分 : S% x2 Q9 A: D+ Z4 h

7 Y/ k# U* V, c0 K# a7 w- Z
) d. f8 K: l3 T2 H5 \ |