什么是热喷涂 # E6 W' X; A( ]! w8 A# R
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。
- q. W3 H; [3 f# Z$ ?+ N( a图1.
3 H2 j: o/ H0 Q% [) ~4 l a+ M
1 z. f2 A' |' `8 K" k: j
$ `6 N9 r+ z" a4 d. b图2. / [ [ m: y$ M( s9 M, b/ R
2 o* g# P. g8 D% ? t
3 w& V# ]: G- 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。 ; m0 i0 G r$ C
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。
' @" _5 Q' A# }8 y* x: Z! H$ |9 qcccc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: 4 _* R' S% [6 D) i1 q7 L
a$ B7 K( e/ r) U: d u" K- 抗磨损 - F( ~) l/ V; q. A/ ]& d
- 抗腐蚀 0 Q' u2 U& w* Z- c/ O" ~) n2 C' x4 O
- 间隙控制 , c; E" i: g. n& u+ S5 r
- 控制流体环境
9 ~, Z7 b9 r) G4 M* [" }5 h) O2 ^
- 热障 , z$ x1 _9 f( |+ w
- 恢复尺寸
, |4 Q! ]- S" z' t6 M7 e# U; {3 L
- 改变导电性
* N; O1 d0 N* u5 P" m
各种热喷涂工艺的比较 9 D+ t2 G8 f. x$ {" ?
5 w6 j- _7 e; [* k( ?8 l6 x
5 A4 k U t8 w4 [1 M- l3 r2 W7 O. e a* c
* ^" r( f @( |& A( l3 F
涂层类型 | # M) U4 P" `$ q
火焰线材喷涂 |
5 t' e* D, X+ Y4 M) W火焰粉末喷涂 |
e3 t" i' G5 @$ m4 b& A' y超音速火焰喷涂 | & {3 X! n& H) a7 f) }
电弧喷涂 | ' I# ^# {( ~9 x: G, A
等离子喷涂 | S& B n% \4 g0 s: |
低压或真空喷涂 | 7 W1 v/ \9 b4 c% ]4 `1 p
' O3 c5 Z) |% s' {# U: Z. }
" W/ }6 Z/ l$ y! H% T 气体问度 103 oC (103 oF) | 1 W6 i# b( ]+ ~6 @: [4 R- P6 }- X; ?. _
3 y/ f4 i Q" `! N
全部涂层 | # D2 C+ ?; v' j
3 (5.4) |
6 [8 |; M6 T+ b9 P3 (5.4) |
. G# @) h. z( Y! w" Z. \2 - 3 (3.6 - 5.4) |
( a0 `/ E8 I3 A, X* l) [0 VN/A | 4 ]/ T0 I7 t6 g$ t% M
12 - 16 (21.6 - 28.8) |
+ c/ e8 _; w! S: G10 - 80 (18 - 144) |
4 [: i- F' D- E- ~* S
. ?- o; t2 n) J1 {3 \
6 W$ C b- T! h3 K" K% H 结合强度 MPa (103 psi) | ! s k6 M( S) T; M; x
/ h2 y5 J. {! J; I9 Q金属 |
' E" Q1 }8 w6 z. {" A14 - 28 (2 - 4) |
2 h3 a( D) c7 D& C14 - 21 (2 - 3) | 0 \( e2 S1 C ]
48 - 62 (7 - 9) | i9 g$ ?" e# I8 Z
28 - 41 (4 - 6) | 2 B+ {2 m$ a# \% N# G' Z& z& M* }
22 - 34 (3 - 5) | 1 P+ n. N: A v4 i$ e
100 - 400 (14 - 57) | ' W; l) S9 `% S. }7 p& L
( n8 [" L" @- G7 u; Y4 {7 ^) R/ ]5 t) i有色金属 | 5 w8 v" |; Q" `( l$ q" H7 _
7 - 34 (1 - 5) | 4 S& W: d( p6 d( z& {4 A; n( {8 A, O
7 - 34 (1 - 5) | 6 \2 d3 n) j& E' J' R5 r0 C
48 - 62 (7 - 9) | $ G# z8 |, h) q+ s& ^; J! l
14 - 28 (2 - 7) | % r/ e$ x# ^0 Y
14 - 28 (2 - 7) | / z6 k. q2 d! Y) _$ q6 S
400 - 750 (57 - 107) | 2 Z7 I4 E4 F; ?! a1 G3 j
) v3 M% n. ^! w4 j: x) G9 g5 S' `5 P1 u
自熔合金 | ; N' e4 z3 g7 a
--- |
6 o+ }3 X5 G' p' J0 |) r83+ (12+) | : ~ a$ e7 o+ F/ D3 ^8 e
62 (9)** | + X* _6 m, a5 U- _" w0 Y
--- |
7 p+ q( F G n( W k--- |
0 V& d3 ]) X# H! e2 t9 k--- |
$ g( \, i1 D9 W3 `2 j% a0 y4 c1 [
. X3 o7 [7 n; m/ S5 h) Y) q陶瓷 |
( N! i& ^9 v! _--- | ! E% ]2 \4 s1 x7 O% b: b% _$ t# ]
14 - 32 (2 - 5) | , D5 ~; y7 I! }& d+ ~' ~
--- |
, k7 ?3 \& f z1 f1 ^; l8 h--- |
/ `: z/ X' `& {21 - 41 (3 - 6) |
) N/ ]" m' ]+ k- S' X/ {25 - 55 (4 - 8) | / M* {7 b, D/ v
L2 k4 G: A9 k* r2 m
碳化物陶瓷 | 6 K7 ^( k! U, s. S
--- | 3 k0 u/ A6 I0 j4 @ f
34 - 48 (5 - 7) | ' }, d* d* J8 F& Z& @$ S$ j a7 W X0 z/ a
83+ (12+) | ( e, r- {0 o1 y9 r
--- |
1 o3 K7 W! o' j" u6 D" v. e5 C/ `55 - 69 (8 - 10) |
3 M' s X( @$ W6 o, C500 - 100 (9 - 14) | / R! x" l8 S8 \ a- k
- G& |+ n, z6 ?) G* [" o! x
( b3 G: s0 E [# C2 G
致密度, % | 5 z5 ?% U+ o ^& X8 `! p
( q% s' w0 J3 j6 Y- _! E+ l. Z金属 | 4 n6 C3 ~, T/ v3 u/ }! Z
85 - 90 |
2 a: `" a6 N; Y0 h8 d6 y U4 a& q85 - 90 |
5 e) i" M j1 ~$ [( g9 e95 - 98+ | ' B: f( f+ J7 q0 ]; H! |: n
85 - 95 |
& E+ y9 y: B( r0 y6 R90 - 95 |
5 F6 O( g; a) V97 - 99+ |
3 Q6 _* l( K# _2 I3 b' ?' S( t. p! H O
有色金属 | * S9 T6 I# B. r2 n2 P7 O$ o
85 - 90 | 0 i$ z y1 o2 s ^5 v+ f! d- r
85 - 90 | 8 w% Z# E1 f( V' F9 ^$ o. d4 W9 L; P
95 - 98+ | / f- H9 F, ~- K7 }/ i A, K
85 - 95 |
0 S' C* Q3 {7 T90 - 95 |
" S `. D9 {# {7 i97 - 99+ | 7 f" |9 M( o0 n, H4 o. j
! v7 B: R1 h% a% S4 S
自熔合金 |
# e1 G0 M7 w) j2 z2 d$ |5 [. a6 w--- | 6 i, _0 O1 _9 i' E8 _* E
100* |
" Y4 `2 R# U+ G% c# {& A98+** | ( L1 h0 S" Q" A) y+ `! r! r
--- |
4 g+ n4 M- \. y$ s1 W, F--- | 2 Y3 v- |/ n: i7 @
--- |
+ A& a# T& w2 o5 }
$ ~3 Z# ^9 t: D$ g: K/ n/ X陶瓷 |
/ }; M/ n( v$ E% ]--- |
3 c& N! i6 I/ D90 - 95 | " s6 G! F) J$ O3 [- k; d
--- |
e5 s1 Q0 m8 w" F6 v--- |
2 t' |! D6 q4 w0 c; @0 |90 - 95+ |
, r: F( e9 R# o. K3 @* H) U95 - 98 | : M! r/ o! h k0 X2 ~6 }5 \
9 |. r) l; x p$ k. D8 _/ b碳化物陶瓷 |
4 }# [0 \4 W2 F$ ^( o--- | & z1 `* U0 x8 p, f
85 - 90 | 1 W6 o# E, T* H8 n& A) R5 `
95 - 98+ |
" e4 S! {7 Z: O3 h# S9 ?--- | # s# k0 b# {0 u' w% Z
90 - 95+ |
# a, T7 M$ s" G S7 [95 - 98+ | & ]& a5 }0 c( G/ `
+ o6 N9 I B+ k, h7 r
% O. b A; w6 N9 ]* E, H
硬度 |
5 c) _4 [: L8 H: c7 y& X2 d, E0 p* f$ q5 U# M' V
金属 |
: c( f* P/ A' f84Rb-35Rc | . H# d+ g; ^ u
80Rb-35Rc |
% r; _, O0 j3 q90Rb-45Rc |
3 Q) d) {# Q7 F: B85Rb-40Rc |
2 U4 s+ r# N1 X: R. v/ y3 _80Rb-40Rc | , o/ Q) L& F* C# h. Z2 W+ O
30Rc-50+Rc |
( I7 q$ r( ^% ]) A
9 Q& {) {9 Q/ b$ ?2 S2 N/ }有色金属 | % U) c# F5 H. L4 X' [. V% N& Z r
95Rh-40Rc | / i* R! Y0 t5 Z" U: s
30Rh-20Rc | * `$ y) e! V0 D/ n
100Rh-55Rc | ' Z8 i t- W0 \4 c" U) Q
40Rh-35Rc | 7 r5 Q1 j z/ Q8 c' i
40Rh-50Rc | , [8 M. J, a9 h6 Z
45Rc-55Rc | - ]+ R* I! I, r8 I& k0 F3 |
3 n7 e8 {1 `" f/ i) ?4 s
自熔合金 |
0 M' u& |. {; a, \--- |
/ x8 p, [/ U- w' q- i8 T" |2 j% i30 - 60Rc | . O9 L0 ~# j7 i v
50 - 60Rc | ) d: N# e- U1 F8 `
--- | 6 T, H7 _7 r/ R( x7 f$ F7 l) H
--- |
7 X! ~* I' | |7 ~4 z# P) m' H8 |: k--- |
1 W4 ?1 I8 }- ?: h4 N4 ^: \; B& X7 P+ }6 O
陶瓷 |
9 H1 j0 Z* p. o1 c& y8 E--- | 7 ~9 f% R) V9 u8 @% P
40 - 65Rc |
) J6 a8 m! E1 C+ j4 B0 O--- | ! i. x3 T* X# ~8 T9 l$ t- p
--- |
/ R- B7 W9 m& o45 - 65Rc |
8 {3 X* h2 c# I50 - 70+Rc |
, t' x0 V: C- m5 U0 F6 |* f3 Q( }- `# a
碳化物陶瓷 | 5 H3 x. Z" t! g( r m- j
--- |
; l8 x1 Y6 b: t45 - 55Rc | ; Q- I! c3 e( T7 `+ `1 G- i
55 - 72Rc | r) F! C$ c F0 J; V5 V
--- | 8 s' W' E0 X8 }& k
50 - 65Rc | ) \ r) I$ j2 _. N: h
50 - 70+Rc | ; f! D/ w( W' n9 }9 V% \
2 k# S+ z- N9 r! K! Y
' Q' F9 c _; O; L 渗透性 |
7 W$ P& Q [5 [- O6 | s. y& Z& B& Q8 R% v' T
金属 | 0 `) J( l1 U5 ?: w5 h; T
高 | u i. X# k: G
中 | 1 j& s* V- B7 H: D* Y- i4 t
极小 | 0 N( K8 H& y6 t o
中 |
$ q: B- N. \* T& {- Q4 v u: V3 V( D- x中 |
" c! j) F" Y0 z" Q5 k; L4 y无 |
1 P6 h* T; G4 V, H ?5 H( t, o$ q$ F3 A; D- ]" k
有色金属 | 6 M# F. O! e" j" o
高 | x2 B( P/ j, N3 N$ f9 r3 S
中 | 7 O6 W5 T) O. o" M4 R% H
极小 | 3 R. y% h G1 c
中 |
" {3 y8 y$ a: g* u0 N* g$ c中 | % {1 D2 T8 P$ [4 J& @
无 |
8 z& p1 v) M# o7 Z1 z
) W! E2 C- U+ m自熔合金 |
9 L, g9 c* U: `0 t# G" m- e--- |
* |" Z) s/ } a7 w0 j( b) l5 t' q无 |
, L( N5 D5 p% M& j6 i极小 | / }4 V* M! N0 B5 ?' }" l- M$ k5 X
--- |
4 M1 j4 V" l) ~& {+ W+ S" X--- |
' Q# B2 w! |- y/ B0 {--- |
: b1 Z( W j' a- {' I% B0 D" F; H8 C% R3 P" o" U
陶瓷 |
0 m+ n8 V! f8 j0 m U--- |
. X6 O3 C3 i5 [; e6 s+ T( u( S) g0 k8 C中 | / H5 B- t- N# `1 K; B. I4 [
--- | 2 ?7 q$ O( A0 z* H1 b8 }; r! K( z
--- | , b/ J" {8 X0 U1 u
偏小 |
7 ]$ U2 ]1 k' @7 ?9 \极小 |
* p( Y4 N" _4 v4 R7 r+ h0 L* p! n R) [" F' Q+ p
碳化物陶瓷 |
. f8 C; i2 o% J# v- F, I--- |
3 b- |' G( h8 X9 e; C中 |
" r3 f5 M5 [* w6 t9 M0 I+ k3 F极小 | . m% i& b! }: V; P$ n! s1 o
--- | $ z9 H% r* G7 i# Z! y% \* |
偏小 |
5 l) Z9 M0 f& q4 w+ l1 O& ]极小 |
: Y2 Q4 M( M( q6 h, q" {0 ^; G6 u/ l* ]* D( n: {
' _1 d" Z* k- v. v4 C
涂层厚度限制 | ; O$ {$ c: d2 Y
* {% a4 M9 M/ N$ C
金属 |
9 Y/ R. n- a4 \6 i3 k& n. L# x0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | ' ]( m9 {" q6 R& _
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
/ U) U4 `. ?# @2 b0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | 7 @4 W( g/ i8 B y0 Z- @4 e
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
* n# k& m, R- ]) r9 {( _0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
' F7 h' s7 [4 Y% k0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
) i( l1 _" c' b [8 W) M3 r3 [4 `
' l" I( t/ G( a" M0 f: \* G7 Y有色金属 | \ ~: u7 F: o4 X0 G
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | 6 s7 D. F: q% f6 ] W$ \2 F
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | 3 H, u/ V) h. c+ ]
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | ' P& W2 a* i0 [5 |5 c* E
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) | 6 m. g& ]& \. p; O' J/ @# v$ m# W" \
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
% `9 h$ j+ W& {" r1 m0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
4 ?1 x% d* \9 l" e& e. m8 t% S0 n! r0 J* }; _, w
自熔合金 |
( |. Y2 O$ {2 P7 `, o--- |
* Y& K* B1 b) t# T( p0 n' o0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) |
/ b& g& j2 {1 n& X2 S" M/ i0.4 - 3.8 (0.015-0.15) |
2 O( i# W( I- z--- |
+ C \% B* l1 P( H8 d4 l--- | $ X# D i! J+ \
0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) | , ]1 q( ]& p1 p
" |0 d6 B/ z v5 q
陶瓷 | 0 r; N& ]8 M! `2 Y1 `" Z
--- |
2 j& X6 j- F7 s) u; J0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | 7 Z4 T* ~4 q1 ~/ f4 r$ R) S, @8 Q# ?
--- |
9 K G. o* P7 q. C2 L--- | ( Y$ f m, g* C8 x
(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | 1 e" f! w1 L, L7 J& V
0.05 - 10+ (0.002-0.25+) | ! S( e5 G! P. @1 V8 z3 e3 `, |* ^
# F& }0 H3 ?1 I) t% z4 W# |/ a
碳化物陶瓷 | 0 F2 |4 p# f9 Z ?( w" z
--- | 6 K# `% p+ i" S$ Z
0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | . E* K6 J' H3 j1 d) W ?) O7 W
0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) |
6 C7 C: l# @ R" P) n& p--- |
% U0 t, h, ] h(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | * V2 G! a% i2 I0 t
0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) | / {) w- \+ B2 \* l
* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂 5 {3 N1 X' W2 a. q6 H. I
** 非自熔性涂层(1)可控气氛下的喷涂
; f. y2 _* |4 ]) ?. s8 {! L* J热喷涂设备的主要组成部分 9 h; J* f8 C+ Z) m0 D
9 _$ u: [& L- g4 U+ }' B
* m8 w: r8 O m
|