什么是热喷涂
9 @ J1 `; D1 e2 {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。
图1.
( k2 b3 p4 q1 b9 R' N5 k % I: j4 B8 F. g$ e8 b
图2.
. U& g2 q0 X$ J- o- F
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。
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。
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:
) K! z0 f& ^" P' e4 i/ X% X% X各种热喷涂工艺的比较
* l6 v. m# s I8 N. E1 T
涂层类型 | 2 |7 H Y9 u7 y+ w- F: M0 ?火焰线材喷涂 | ' B0 \6 T! i( k0 F" v, h火焰粉末喷涂 | / F3 y& q7 }# r3 R4 F超音速火焰喷涂 | 电弧喷涂 | 等离子喷涂 | , n) n- t! r4 f/ a3 b6 `低压或真空喷涂 |
! h* E; q. t3 n6 Z; x7 @& K, K
气体问度 103 oC (103 oF) | ||||||
全部涂层 | ) N, w' w- z1 J- Y \3 (5.4) | $ z/ n/ ~5 T. Z: |
3 (5.4) | & P4 E3 O) v, t
2 - 3 (3.6 - 5.4) | 6 F, G$ v1 I6 v2 Q6 x
N/A | 12 - 16 (21.6 - 28.8) | ! ?1 q* a' e# |6 L
10 - 80 (18 - 144) |
9 q: d, J! P- X4 g
结合强度 MPa (103 psi) | ||||||
金属 | ; k5 z* x t7 S0 E1 W8 ^14 - 28 (2 - 4) | 0 f, \" B' X* B7 e
14 - 21 (2 - 3) | ; B/ t9 T' ?+ r# ~$ d
48 - 62 (7 - 9) |
28 - 41 (4 - 6) | $ N, ?/ M: q5 r& l/ u. N9 z( z
22 - 34 (3 - 5) |
100 - 400 (14 - 57) |
有色金属 | 7 - 34 (1 - 5) |
7 - 34 (1 - 5) | 0 q& T9 N' P! f8 p$ \
48 - 62 (7 - 9) |
14 - 28 (2 - 7) | 6 C5 d1 y6 F$ y1 }4 y4 A1 t" y8 R
14 - 28 (2 - 7) |
400 - 750 (57 - 107) |
自熔合金 | --- | 1 @3 k& R. e4 K) R% q$ N3 ~- s* ?83+ (12+) | 62 (9)** | + H+ [. K/ m, E--- | --- | --- |
陶瓷 | --- | ' I6 K' y% y( o; r4 N4 A14 - 32 (2 - 5) |
--- | --- | . }0 c/ ?- k! f# c" k8 l21 - 41 (3 - 6) |
25 - 55 (4 - 8) |
碳化物陶瓷 | --- | * L6 s3 N$ B1 J; }6 e5 b34 - 48 (5 - 7) | " K. k% |) G0 F, o
83+ (12+) | . D: u1 }- [# f" ^! t, ~
--- | 55 - 69 (8 - 10) |
500 - 100 (9 - 14) |
- E0 p+ @1 r) b& R# ?0 S
致密度, % | ||||||
金属 | 85 - 90 | 2 H, U/ B y1 l4 z) n85 - 90 | " J9 N6 Q0 g4 {7 w7 {8 v95 - 98+ | / j2 v# N4 q$ ^7 X. m8 A85 - 95 | ) B( f0 P1 X k3 y90 - 95 | 97 - 99+ |
有色金属 | 85 - 90 | ! T; I1 s# _" z) I) I' ~85 - 90 | 95 - 98+ | / e- j) d# a! X, G85 - 95 | 90 - 95 | 97 - 99+ |
自熔合金 | --- | ) v% D* {3 N, I2 n100* | 98+** | --- | $ A, a3 J; j3 [! D" j: v--- | --- |
陶瓷 | --- | ! P# _/ C; I, f& @90 - 95 | --- | 8 M8 W; d9 p% [. o--- | : P' E) q! ~; H' I: R9 T90 - 95+ | # w2 d3 [% r3 j) l# N; ~; H: x7 b95 - 98 |
碳化物陶瓷 | / w% n; h+ O' p0 E6 T6 t& G6 A: K* o8 w--- | $ E1 p9 ]5 H; s1 u" _85 - 90 | 6 U% R! z# ` I9 j# U0 }0 h95 - 98+ | --- | 90 - 95+ | 0 y/ I9 |1 C+ z95 - 98+ |
, |5 D6 I3 z8 `" T2 s( @5 m% h
硬度 | ||||||
金属 | 84Rb-35Rc | 80Rb-35Rc | 90Rb-45Rc | 85Rb-40Rc | 80Rb-40Rc | . m; r' ?. `9 u _( o0 ?30Rc-50+Rc |
有色金属 | ! |5 `: l0 l9 t ~95Rh-40Rc | 30Rh-20Rc | 100Rh-55Rc | 2 z- A- B7 M! M. k$ X3 `40Rh-35Rc | 40Rh-50Rc | 6 v- X( r* K( k% [) P# v/ D; t45Rc-55Rc |
自熔合金 | --- | ! W& U* @4 t0 C6 p30 - 60Rc | 50 - 60Rc | & s1 S& u& s3 N) |( M1 x* Q--- | --- | --- |
陶瓷 | --- | % Y- i; r: X" o. Z6 s* O1 d40 - 65Rc | --- | * L x, z- T+ H' v! H+ D--- | 45 - 65Rc | ( s: f' g; N8 I% r+ c8 O50 - 70+Rc |
碳化物陶瓷 | --- | 45 - 55Rc | 55 - 72Rc | , X5 j" W" g6 \ W--- | 2 F) `* C4 J# m" J: q" i50 - 65Rc | 1 e) D9 q% J+ F" H) q# U50 - 70+Rc |
' h# h5 M6 N* v" X C( [
渗透性 | ||||||
金属 | . U. l3 Q: E+ H! J% J8 q3 a2 n* U高 | 1 U% R+ H8 L8 O* t- k, v中 | 极小 | 3 ?- C4 Y1 s8 m% z9 @6 H7 ]中 | 中 | 0 L' V& L! I; N( I5 {. f1 T5 c无 |
有色金属 | 6 ]+ l, E8 E3 h0 q高 | + S! k8 {/ D( n! o% c) q0 _中 | 极小 | ; p) w( z. \, [4 S M" U: p# M中 | % ?3 x7 S: Y3 [中 | 无 |
自熔合金 | --- | P0 p, G3 j# ~, x& i) w: c7 `无 | 极小 | & L+ `/ i$ E, J3 @5 }: F# p* a, [* ]9 o--- | --- | --- |
陶瓷 | --- | 中 | --- | 7 x& c# M6 x8 O# u8 d6 b5 f5 t" d--- | + H8 e6 s& Q7 Z/ A& p# [偏小 | 极小 |
碳化物陶瓷 | --- | 中 | , X) \) R( f5 W( q" k极小 | --- | : ~* T% Y5 a( y; Z偏小 | 极小 |
/ O' c: g* `8 o6 L
涂层厚度限制 | ||||||
金属 | ) a- f" U4 Y" E) C0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | 6 B- d4 l. f, Y# Z5 H: h
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
有色金属 | 0 ]/ C& x# c( r& ]0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | $ d r* ?; X! u1 h( ?* F7 f' j
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | ) K1 D8 ?( P3 H! O4 ^6 q
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) |
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) | 1 K6 M/ n9 p6 n0 u: o
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) | , ~' k0 |1 u- m* }7 e/ r7 T
0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
自熔合金 | --- | 0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) |
0.4 - 3.8 (0.015-0.15) | 2 p+ H$ s3 p' u( _ H: { y
--- | --- | 1 |% |4 X7 [6 V0 [0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) |
陶瓷 | 5 i* i; l5 {9 H+ c; M5 u--- | 0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) |
--- | --- | & \2 x# t/ s, P4 `% E(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
0.05 - 10+ (0.002-0.25+) |
碳化物陶瓷 | --- | 0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | ( f9 a4 R% T! X& M2 c" l
0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) |
--- | (0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | ! z ]# y& K+ c5 p7 C4 W6 p
0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) |
* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂
" _3 T$ r3 o, m* I( \** 非自熔性涂层(1)可控气氛下的喷涂
热喷涂设备的主要组成部分
# A7 o" O8 Q5 o2 J& K8 }
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