表面涂覆技術(shù)課件

1、第7章表面涂覆技術(shù)2022/8/1第7章表面涂覆技術(shù) 表面粘結(jié)技術(shù)是指以高分子聚合物與功能填料（如石墨、二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和纖維）組成的復(fù)合材料膠粘劑涂敷于零件表面，以賦予零件表面特殊功能（如耐磨損、耐腐蝕、絕緣、導(dǎo)電、保溫、防輻射等）的一項(xiàng)表面新技術(shù)。是在零件表面形成功能涂層。 7.2 表面粘結(jié)第7章表面涂覆技術(shù) 室溫固化、應(yīng)力分布均勻、能粘涂不同的材料； 特 點(diǎn)工藝簡便，不需要專門設(shè)備，只需將膠黏劑涂敷于待修表面，室溫操作，不會使零件產(chǎn)生熱影響和變形；可根據(jù)需要使零件表面獲得耐磨、耐蝕、絕緣、導(dǎo)電等性能，是一種快速而價廉的修復(fù)和預(yù)保護(hù)工藝。第7章表面涂覆技術(shù) 可粘涂各種不同的材料

2、，如金屬、陶瓷、塑料、水泥、橡膠等； 應(yīng) 用尤其適用于特殊材料和特殊工況零件的修復(fù)：難以或無法焊接的材料制成的零件；薄壁零件，用熱修復(fù)方法（如堆焊）修復(fù)時容易變形和產(chǎn)生裂紋，用表面黏涂修復(fù)可以避免這些問題的產(chǎn)生；結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件內(nèi)外溝槽、內(nèi)孔磨損、難以焊補(bǔ)，采用表面黏涂技術(shù)修復(fù)十分方便；某些特殊工況和特殊部件；需現(xiàn)場修復(fù)的零部件。第7章表面涂覆技術(shù) 表面粘涂層在濕熱、冷熱交變、沖擊條件下，以及其他復(fù)雜環(huán)境條件下的工作壽命是有限的；有機(jī)膠粘劑構(gòu)成的表面粘涂層耐溫性不高，一般不超過350，無機(jī)膠粘劑可耐1000高溫，陶瓷膠粘劑耐高溫達(dá)2000以上，但較脆 ；表面涂層有較高的抗拉、剪切強(qiáng)度，但抗剝

3、離強(qiáng)度較低；使用有機(jī)膠粘劑，尤其是溶劑型膠粘劑存在易燃、有毒等安全和環(huán)境問題。 在哪些方面應(yīng)用受到限制第7章表面涂覆技術(shù) 粘結(jié)劑（粘合劑）的組成與分類粘結(jié)劑基料固化劑填料輔助材料第7章表面涂覆技術(shù)基料(粘料或膠料) 主要為熱固性樹脂、合成橡膠等，如環(huán)氧酚醛、聚氨酯彈性體、不飽和聚酯、丙稀酸酯等，具有三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)，尤其經(jīng)改性處理后，強(qiáng)度、韌性、耐介質(zhì)性、耐水、耐熱性大大高于一般聚合物材料。作用：把涂層中的各種材料包容并牢固地粘附在基體表面形成復(fù)合材料涂層。第7章表面涂覆技術(shù)基料的性能：1）對涂敷基體及填料有很強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度；2）固化物具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及優(yōu)良的耐溫、耐油、耐化學(xué)和抗老化性能，其彈性

4、模量和穩(wěn)定性高，同時可吸收能量；3）固化物無收縮。第7章表面涂覆技術(shù) 固化劑（硬化劑或熟化劑）作用：與黏料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成網(wǎng)狀立體聚合物，把填料包絡(luò)在網(wǎng)狀體之中，形成三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)。固化劑的特點(diǎn)：）固化物硬度高，韌性好、耐磨性好；）能室溫固化，固化時間短。第7章表面涂覆技術(shù) 填料(增強(qiáng)材料) 增強(qiáng)材料的選擇對復(fù)合材料涂層的性能至關(guān)重要，從化學(xué)角度講，選用的增強(qiáng)材料性能為：中性或弱堿性，不含結(jié)合水，與粘料親合性好，對液體及氣體無吸附性；純度高、耐熱性好，如混入雜質(zhì)，會引起樹脂降解；密度小，分散性好，在樹脂中無沉降。作用：改善粘結(jié)劑的工藝性能、耐久性、強(qiáng)度或降低成本等，一種非粘性固體物質(zhì)第7章表面

5、涂覆技術(shù) 包括增塑劑、增韌劑、稀釋劑、固化促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑、消泡劑、抗老化劑等。 輔助材料作用：大大改善涂層的韌性、抗老化性以及降低膠的粘度、提高涂敷質(zhì)量、改善施工工藝性等。第7章表面涂覆技術(shù)粘結(jié)劑的種類第7章表面涂覆技術(shù)1.粘涂層的涂敷工藝表面粘結(jié)工藝及涂層加工用粘結(jié)劑進(jìn)行涂敷非常簡便，基本工藝步驟為：表面預(yù)處理配制修補(bǔ)劑涂敷固化機(jī)加工第7章表面涂覆技術(shù) 表面預(yù)處理 表面粘涂材料與基體的結(jié)合主要靠物理及化學(xué)結(jié)合，所以表面預(yù)處理的好壞在很大程度上決定能否成功地完成涂敷。待涂敷的工件表面絕對不能有油脂、銹跡、塵土及水分，這些污物使修補(bǔ)劑與待涂表面的局部粘結(jié)性能下降，即使在不高的壓力下也會引起涂層局

6、部脫落和碎裂。第7章表面涂覆技術(shù) 表面預(yù)處理 不同的工況有不同的表面處理要求，相應(yīng)地也就有不同的處理方法。(1)常規(guī)表面處理： 嚴(yán)重的油污必須用清洗劑或化學(xué)純丙酮清洗； 所有的游離物、鐵銹及表面污染物，包括原有的涂層必須要清除掉； 不要在除銹劑清理后的表面未經(jīng)干燥處理就直接涂敷修補(bǔ)劑； 清洗后的表面應(yīng)盡快涂敷表面粘涂材料，以免清洗后的表面再次生銹，氧化或污染； 修補(bǔ)時不得有任何液體進(jìn)入待修表面。第7章表面涂覆技術(shù) 表面預(yù)處理(2)油面修復(fù)的表面處理 工作狀態(tài)的油箱、油罐、油管產(chǎn)生泄漏，修復(fù)時要做到徹底除油往往非常困難，但修復(fù)前表面必須經(jīng)過下列步驟： 擦去待修位的油泥； 用斷鋸片、砂布或磨輪等除

7、去表面油漆露出金屬基體； 如果不能關(guān)閉作業(yè)系統(tǒng)，必須首先止漏； 止漏后用干凈的棉布（有清洗劑更好）擦去修復(fù)部位表面的浮油。第7章表面涂覆技術(shù) 表面預(yù)處理(3)濕面修復(fù)的表面處理 表面潮濕的原因很多，有天氣 、冷凝水、泄漏或滲漏，用一般的表面粘涂材料必須使表面干燥，表面處理步驟如下： 必須止住泄漏或滲漏，有時只需關(guān)掉閥門即可，如果不允許關(guān)閉作業(yè)系統(tǒng)，必須首先止漏； 如果泄漏是由腐蝕引起的，漏點(diǎn)邊的內(nèi)壁變得很薄、很疏松，此時可先將孔擴(kuò)大到原壁厚處，然后再堵； 用吸水材料擦去表面的冷凝水、濕跡及污物，余下的濕氣可通過加熱吹干； 后續(xù)步驟同常規(guī)表面處理1）-7）。第7章表面涂覆技術(shù) 配制表面粘結(jié)材料

8、1）準(zhǔn)確配比 A+B 2）混合均勻 3）其他 對于緊急修補(bǔ)類產(chǎn)品，尤其在夏季施工時，配制量不宜超過20g，以防施工前產(chǎn)生硬化； 配制過程中有時空氣會混進(jìn)修補(bǔ)劑中產(chǎn)生氣泡，可在塑料板上用膠刀將修補(bǔ)劑攤開，放慢攪拌速度將氣泡排出去。第7章表面涂覆技術(shù) 涂敷 1）糊狀粘結(jié)材料在使用時應(yīng)選擇寬度適合于修補(bǔ)面的刮刀，將混合后的修補(bǔ)材料用力反復(fù)在待修表面來回涂抹，以確保該表面完全被修補(bǔ)劑浸潤； 2）液體粘結(jié)材料應(yīng)選用硬鬃毛刷子或橡膠刷涂器； 3）修補(bǔ)過程中如有多余物被擠出，應(yīng)立即在其固化之前清除掉； 4）為提高修復(fù)層的力學(xué)性能或彌補(bǔ)大的缺陷，應(yīng)使用補(bǔ)強(qiáng)帶； 5）若表面粘結(jié)材料涂層固化后需涂敷另一種表面粘結(jié)

9、材料來補(bǔ)強(qiáng)，應(yīng)先打磨粗化底層的涂層表面。第7章表面涂覆技術(shù) 固化過程 （1）固化反應(yīng)及影響因素： 固化反應(yīng)：A+B 從順滑的泥狀（或液態(tài)）到涂層開始硬化的交界點(diǎn)，稱為初硬點(diǎn)，在此之前的時間段為粘涂材料的初硬階段，又稱適用期； 溫度對固化過程的影響: 溫度 固化速度 配制量對固化過程的影響： 配制量 反應(yīng)熱 固化反應(yīng) 適用期 低溫工況和高溫工況固化 第7章表面涂覆技術(shù) 固化過程 （2）涂敷層固化后處理： 后固化-表面粘結(jié)材料在常溫下達(dá)到完全固化后，分子間反應(yīng)基本完全停止。如果此時將涂層加溫到100并保持恒溫35h，分子反應(yīng)還將有所繼續(xù)，分子密度將不斷增加，這一過程稱為后固化； 后固化通?？梢蕴岣?/p>

10、修復(fù)層綜合性能的20%30%。第7章表面涂覆技術(shù) 表面黏涂技術(shù)在修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例 表面粘涂技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械、電子、交通、建筑、紡織、石化、醫(yī)療等行業(yè)，不僅用于密封、堵漏、絕緣、導(dǎo)電，還廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的耐磨損、耐腐蝕修復(fù)和預(yù)保護(hù)層，也用于修補(bǔ)零部件的缺陷，如裂紋、劃傷、尺寸超差、鑄造缺陷等。 第7章表面涂覆技術(shù) 表面黏涂技術(shù)在修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例 鑄造缺陷的修補(bǔ) 鑄造缺陷氣孔、縮孔 零件磨損、劃傷的修復(fù) 恢復(fù)尺寸簡單易行，既無熱影響，涂層厚度又不受限制，同時涂層還有很好的耐磨性。 滲漏、泄漏緊急修補(bǔ)和帶壓堵漏 “滴、冒、漏、滲”等問題 受

11、腐蝕、氣蝕、沖蝕設(shè)備的修復(fù)和預(yù)保護(hù)涂層 高溫、絕緣、導(dǎo)電特殊工況零件缺陷修補(bǔ) 機(jī)件聯(lián)接、裂紋、破裂的修補(bǔ) 第7章表面涂覆技術(shù) 表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例一表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例 可視性鑄造缺陷的修補(bǔ) 鑄造缺陷主要有縮孔、疏松、氣孔、裂紋等，缺陷尺寸大小不一。1）填補(bǔ)法2）鑲嵌法表面清理配 料涂 敷固 化用砂布、砂輪打磨孔洞處，清除孔洞內(nèi)銹跡，并打磨出新鮮金屬根據(jù)孔洞大小、形狀選擇金屬塊（柱）并把表面打磨粗糙配制修補(bǔ)劑，按說明書比例稱取并攪拌均勻孔洞內(nèi)及金屬塊（柱）都涂一層修補(bǔ)劑，然后將之鑲?cè)肟锥磧?nèi)室溫（20以上）固化812h后可修磨平整。第7章表面涂覆技術(shù)鑲嵌金屬塊修整第7章表面涂覆技術(shù) 表面黏

12、涂技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例二表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例 修補(bǔ)發(fā)動機(jī)氣缸的腐蝕及銹蝕表面預(yù)處理腐蝕坑的修補(bǔ)形成法修冷卻水口第7章表面涂覆技術(shù) 表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例三表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例 加強(qiáng)船艙底部的強(qiáng)度由于海水沖蝕、鹽霧氣氛及艙內(nèi)化學(xué)介質(zhì)泄漏造成艙底鋼板發(fā)生腐蝕而降低強(qiáng)度，用粘涂材料可以修復(fù)鋼板的腐蝕和增加鋼板的強(qiáng)度和厚度，其維修方法：材料準(zhǔn)備表面準(zhǔn)備修補(bǔ)工藝不需要增強(qiáng)的部位需要增強(qiáng)的部位第7章表面涂覆技術(shù) 表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例四表面黏涂技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例 修復(fù)損壞的傳動軸 傳動軸后軸承接觸部位受微動磨損、粘著磨損或由于化學(xué)介質(zhì)作用發(fā)生腐蝕或銹蝕，采用鈦合金粘涂材料可以成功地修復(fù)磨損部位，修復(fù)后的耐

13、磨性與耐腐蝕性完全達(dá)到甚至超過原材質(zhì)的性能。第7章表面涂覆技術(shù)7.3 堆焊 堆焊：是借用焊接的手段對金屬材料表面進(jìn)行厚膜改質(zhì)。對本來是用一般材料制成的零件，通過堆焊一層高合金，可使其性能得到明顯的改善或提高。堆焊也是修復(fù)的方法。 堆焊是一種熔焊工藝 ，堆焊就其物理本質(zhì)和冶金過程而言，具有焊接的一般規(guī)律，原則上已有的熔焊方法都可以用于堆焊。 堆焊技術(shù)的進(jìn)步是希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能，即優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)。 第7章表面涂覆技術(shù)金屬表面堆焊的特點(diǎn) 1.堆焊的目的是用于表面改質(zhì)，因此，堆焊材料與基體往往差別很大，因而具有異種金屬焊接的特點(diǎn)。2.與

14、整個基體相比，堆焊層仍是很薄的一層，因此，其本身對整體強(qiáng)度的貢獻(xiàn)小，只要能承受表面耐磨等要求即可。堆焊層與基體的結(jié)合力也無很高要求，一般冶金結(jié)合即可滿足。3.要保證堆焊層自身的高性能，要求盡可能低的稀釋率。4.堆焊用于強(qiáng)化某些表面，因而希望焊層盡可能平整均勻。這要求堆焊材料與基體應(yīng)有盡可能好的潤濕性和盡可能好的流平性。 第7章表面涂覆技術(shù)堆焊較其它表面處理方法的優(yōu)點(diǎn) （1）堆焊層與基體金屬的結(jié)合為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，抗沖擊性能好。（2）堆焊層金屬的成分和性能調(diào)節(jié)方便，可以設(shè)計(jì)出各種合金體系，以適應(yīng)不同的工況條件。（3）堆焊層厚度較大，一般堆焊層厚度可在23內(nèi)調(diào)節(jié)，更適合于嚴(yán)重磨損的工況條件。

15、（4）堆焊方法具有高的性能價格比，當(dāng)工件的基體采用普通材料制造，表面采用高合金堆焊層時，不僅降低了制造成本，而且還節(jié)約許多貴重金屬。 二、堆焊的應(yīng)用1）恢復(fù)工件尺寸 2）抗磨損 3）抗腐蝕堆焊第7章表面涂覆技術(shù)異種金屬熔焊（堆焊）理論 一、熔合區(qū)的形成與結(jié)構(gòu) 1. 熔合區(qū) 所謂熔合區(qū)一般包括熔合線和具有結(jié)晶層與擴(kuò)散層的過渡區(qū)段 。焊縫完全冷卻以后，熔合區(qū)一部分由基體金屬組成，另一部分由焊縫金屬組成。2熔合區(qū)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 兩種金屬盡管合金化特性彼此差別很大，但只要它們的晶格相同，基體金屬與焊縫金屬的熔合區(qū)就有相容性。 對于組織類型不同的鋼，熔合區(qū)的形成過程就比較復(fù)雜。根據(jù)結(jié)晶方向和尺寸相適應(yīng)的規(guī)律

16、，被焊金屬晶格的相差不超過9才會產(chǎn)生共同的結(jié)晶。這時在熔合區(qū)內(nèi)就出現(xiàn)從一種晶格過渡到另一種晶格的單原子層，此過渡層總是受到一定的應(yīng)力。 一般說來，用手工電弧焊時，過渡層的平均厚度約為0.40.6，而用埋弧時，約為0.250.5。 第7章表面涂覆技術(shù)二、擴(kuò)散過渡層 在堆焊過程中，固態(tài)基體金屬和液態(tài)金屬互相作用必定會引起熔合區(qū)內(nèi)某種程度的異擴(kuò)散。異擴(kuò)散速度的大小取決于溫度、接觸時間、濃度梯度和原子的遷移率。異擴(kuò)散形成的擴(kuò)散過渡層往往會損害焊層的性能。當(dāng)基體金屬與堆焊金屬的成分相差很大時，在焊縫金屬熔合線附近，會形成一個成分變化不定的區(qū)域，即擴(kuò)散過渡層。 熔合區(qū)內(nèi)形成擴(kuò)散過渡層 ,在鋼中這種擴(kuò)散運(yùn)動

17、能力最強(qiáng)的是碳 。 第7章表面涂覆技術(shù)堆焊合金的類型及性能 一 堆焊合金的類型 1.低碳低合金鋼: 性能特點(diǎn)是含碳量小于0.3，合金元素總量少于5，Mn、Cr、Si為主，沖擊韌性好，易于機(jī)械加工，用于金屬間磨損的零件，如軸類、齒輪等。2. 中碳低合金鋼：性能特點(diǎn)是含碳量0.30.6，合金元素總量少于5，Cr、Mn、Mo、Si為主，抗壓強(qiáng)度高，適合于受中等沖擊的磨損零件。3. 高碳低合金鋼：性能特點(diǎn)是含碳量0.71.0，合金總量約5，Mn、Cr、Si為主。硬度較高，用于不受沖擊或弱沖擊的低應(yīng)力磨料磨損零件，如推土機(jī)鏟刃等。4. 鉻-鉬、鉻-鎢熱穩(wěn)定鋼：性能特點(diǎn)是含碳量0.5左右，Cr、W、Mo、

18、V為主要合金元素，紅硬性好，高溫耐磨性好，用于熱模具堆焊。第7章表面涂覆技術(shù)5. 高鉻鋼：性能特點(diǎn)是Cr13系，含碳0.10.4，Cr12系，含碳0.91.5，含Cr大于12。組織為馬氏體鐵素體。有良好的耐磨及耐腐蝕性，用于有腐蝕介質(zhì)的磨料磨損或金屬間磨損。6. 奧氏體高錳鋼和鉻錳鋼：性能特點(diǎn)是Mn含量大于12，鉻錳鋼有較好的耐腐蝕性，Mn13可以沖擊相變。用于嚴(yán)重沖擊條件下的零件，如礦石鏟斗、碎石機(jī)等。7. 奧氏體鎳鉻鋼：性能特點(diǎn)是在Cr18Ni8基礎(chǔ)上，加入S、Mo、V、Mn、W等元素，提高耐腐蝕及耐熱性能。用于閥門、閥座、石油化工工業(yè)中的反應(yīng)器、容器等防腐或耐熱堆焊。8. 高速鋼：性能特

19、點(diǎn)是含碳量0.71.0左右，Cr 3.84.5；W1719、V1.01.5為主要合金元素，用于刀具修復(fù)堆焊。9. 馬氏體合金鑄鐵：性能特點(diǎn)是含碳量2%4%,以白口鑄鐵為基,加入W、Cr、Mo、Mn、Ni等元素。合金總量15%20%。用于低應(yīng)力磨料磨損的場合。 第7章表面涂覆技術(shù)10高鉻合金鑄鐵：性能特點(diǎn)是含碳1.5%4.5%,鉻22%32%,加入Si、Mn、Ni、Mo、B等合金。用于抗低應(yīng)力和高硬度磨料磨料腐損場合。11. 碳化鎢合金：性能特點(diǎn)是含WC45%以上，粒狀WC在堆焊中應(yīng)避免熔化，達(dá)到最佳抗磨損性能.基體可以是鐵基，鎳基或鈷基。12. 鈷基合金：性能特點(diǎn)是含鈷30%70%，Cr253

20、3，W3%25%，鈷基合金具有最佳綜合性能。主要用于重要的耐高溫、沖擊、熱疲勞、搞磨損的工件。13. 鎳基合金：性能特點(diǎn)是Ni-Cr-B-Si堆焊合金堆焊時，濕潤性好，流動性好，堆焊金屬硬度HRC5060。用于抗磨損堆焊；Ni-Cr-Mo-W具有抗強(qiáng)硫腐蝕能力，用于防腐堆焊14. 鋁基合金鋁青銅、錫青銅、硅青銅、黃銅、白銅、紫銅等 第7章表面涂覆技術(shù)堆焊材料的選擇 工作條件堆焊用合金高應(yīng)力金屬間磨損亞共晶鈷基合金、含金屬間化合物鈷基合金低應(yīng)力金屬間磨損堆焊用低合金鋼金屬間磨損腐蝕或氧化大多數(shù)鈷基或鎳基合金低應(yīng)力磨料磨損、沖擊浸蝕、磨料浸蝕高合金鑄鐵低應(yīng)力嚴(yán)重磨料磨損、切割刃碳化物氣蝕浸蝕鈷基合

21、金嚴(yán)重沖擊高合金錳鋼嚴(yán)重沖擊腐蝕氧化亞共晶基合金高溫下金屬間磨損亞共晶、含金屬間化合物鈷基合金鑿削式磨料磨損奧氏體錳鋼熱穩(wěn)定性、高溫蠕變強(qiáng)度（540）鈷基合金、碳化物型鎳基合金第7章表面涂覆技術(shù)堆焊方法 一、手工電弧堆焊 （1）為降低稀釋率應(yīng)采用小電流、短弧長、慢速度的方法，焊接電流應(yīng)比普通焊條小1015。（2）為防止堆焊層開裂，對于一些用于與泥沙、粉塵、礦石直接磨損的工件，堆焊金屬一般選用高鉻合金鑄鐵堆焊條，如基體為低碳、低合金鋼，韌性較好，可以允許堆焊層存在密集的小裂紋時，應(yīng)采取相應(yīng)的工藝措施。主要措施有：在保證堆焊層性能的前提下，選擇與基體材料線膨脹系數(shù)相近的堆焊合金，以減小由于膨脹系數(shù)

22、不同造成的熱應(yīng)力；采取預(yù)熱，中間消氫熱處理，焊后緩冷的工藝方法，預(yù)熱溫度可以根據(jù)堆焊金屬的碳當(dāng)量確定 第7章表面涂覆技術(shù)(3)當(dāng)堆焊金屬或母材硬度很高時，可先基體上堆焊一層高塑性材料作為堆焊過渡層，如不銹鋼或鎳基合金，然后在過渡層上堆焊，這種方法對防止裂紋很有效。(4)為防止工件變形，對批量較大的工件，應(yīng)采用專用工卡具，以防止變形。也可以采用預(yù)制反變形法。對于工況條件為低應(yīng)力磨料磨損的工件，在基體表面堆焊成網(wǎng)格狀焊道，就可以獲得很高的抗磨損性能，這樣即可以降低成本，又可以防止變形過大。第7章表面涂覆技術(shù)二、氧-乙炔堆焊 (1)焊前清除工件表面上的油、銹。(2)將工件放平防止鐵水流出。(3)用碳

23、化焰將工件表面加熱至半熔化溫度，即呈現(xiàn)出汗?fàn)顟B(tài)，此時添入堆焊材料進(jìn)行堆焊。注意堆焊時不要使母材完全熔化形成熔池。(4)堆焊時，焊絲和熔化區(qū)應(yīng)處于還原焰的保護(hù)中，不得將火焰急速移開，以防止堆焊金屬氧化。(5)單層堆焊一般在23厚，厚度不夠時可用多層堆焊，必要時可用火焰重熔堆焊層，以消除堆焊缺陷。 氧乙炔火焰溫度較低（30503100），火焰加熱面積大，可獲得較低的稀釋率（110），堆焊層厚度較小，可在1左右。氧-乙炔火焰尤其適用于堆焊碳化鎢管狀焊絲，這種合金要求在堆焊時WC顆粒不熔化，這樣才能最好地發(fā)揮WC的耐磨性。 第7章表面涂覆技術(shù)幾種堆焊方法特點(diǎn)比較 堆焊方法稀釋率（）熔數(shù)速度（kg/h）

24、最小堆焊厚度（）熔數(shù)效率（）氧-乙炔焰堆焊手工送絲自動送絲粉末堆焊1101101100.51.80.56.80.51.80.80.80.81001008595手工電弧堆焊10200.55.43.265鎢極氬弧堆焊10200.54.53.298100熔化極氣體保護(hù)電弧堆焊自保護(hù)電弧堆焊104015400.95.42.311.33.23.290958085埋弧堆焊單絲多絲串聯(lián)電弧單帶極多帶極30601525102510208154.511.311.327.211.315.9123622683.24.84.83.04.09595959595等離子弧堆焊自動送粉手工送絲自動送絲雙熱絲515515515

25、5150.55.80.53.60.53.613270.82.42.42.48595981009810098100電渣堆焊101415751595100第7章表面涂覆技術(shù) 7.4 熱噴涂定義：采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源，使金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復(fù)合材料等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過高溫氣流使其霧化，然后噴射、沉積到經(jīng)過預(yù)處理的工件表面，從而形成附著牢固的表面層的加工方法。第7章表面涂覆技術(shù)按涂層加熱和結(jié)合方式，可分為噴涂和噴熔兩種； 噴涂時基體不熔化，涂層與基體形成機(jī)械結(jié)合； 噴熔是涂層經(jīng)再加熱重熔，涂層與基體互溶并擴(kuò)散形成冶金結(jié)合；

26、噴涂與堆焊的根本區(qū)別在于母材基體不熔化或者極少熔化。 熱噴涂的種類第7章表面涂覆技術(shù) 熱噴涂的種類按加熱噴涂材料時的熱源種類分第7章表面涂覆技術(shù)電弧噴槍電弧噴涂設(shè)備第7章表面涂覆技術(shù)123 4 567891. 進(jìn)口 2. 冷卻水出口 3. 氬氣進(jìn)口 4. 冷卻水入口5. 送粉 6. 銅陽極 7. 鎢陰極 8. 絕緣體 9. 電極調(diào)節(jié)等離子噴槍第7章表面涂覆技術(shù)等離子噴涂設(shè)備第7章表面涂覆技術(shù)自動化等離子噴涂系統(tǒng)第7章表面涂覆技術(shù)爆炸噴涂設(shè)備第7章表面涂覆技術(shù)熱噴涂方法多 熱噴涂的特點(diǎn)但目前該技術(shù)仍存在著操作環(huán)境較差、結(jié)合力低，孔隙率較高，均勻性差等缺點(diǎn)，有待于進(jìn)一步發(fā)展。取材范圍廣基體材料使用

27、范圍廣基體材料受熱影響小涂層厚度可以控制工效高：操作程序少，速度快，如對同樣厚度的膜層，時間比電鍍用的少得多；成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著被噴涂物件的大小一般不受限制：既可對大型設(shè)備進(jìn)行大面積噴涂，也可對工件的局部進(jìn)行噴涂；既可噴涂零件，又可對制成后的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行噴涂；第7章表面涂覆技術(shù)預(yù)處理熱噴涂后處理清 洗粗糙化對不噴涂部位的保護(hù)表面精加工改善涂層質(zhì)量 熱噴涂工藝第7章表面涂覆技術(shù) 噴涂層的形成機(jī)理噴涂過程噴涂材料的熔化粒子的噴涂階段熔化的噴涂材料的霧化粒子的飛行階段第7章表面涂覆技術(shù)噴涂過程噴涂材料熱源噴涂粒子束噴涂層基體加熱熔化第7章表面涂覆技術(shù)噴涂材料的加熱熔化階段 在粉末噴涂時，噴涂粉末在熱

28、源所產(chǎn)生的高溫區(qū)被加熱到熔化狀態(tài)或軟化狀態(tài)； 在線材噴涂時，線材的端部進(jìn)入熱源所產(chǎn)生的溫度場的高溫區(qū)時很快被加熱熔化，熔化的液體金屬以熔滴狀存在于線材端部。第7章表面涂覆技術(shù)噴涂過程噴涂材料熱源噴涂粒子束噴涂層基體加熱熔化霧化第7章表面涂覆技術(shù)溶滴的霧化階段 在粉末噴涂時，被熔化或軟化的粉末在外加壓縮氣流或者熱源本身的射流的推動下向前噴射，不發(fā)生粉末的破碎細(xì)化和霧化過程； 在線材噴涂時，線材端部的熔滴在外加壓縮氣流或者熱源自身射流的作用下，克服表面張力脫離線材端部，并被霧化成細(xì)小的熔粒隨射流向前噴射。第7章表面涂覆技術(shù)噴涂過程噴涂材料熱源噴涂粒子束噴涂層基體加熱熔化霧化飛行第7章表面涂覆技術(shù)粒

29、子的飛行階段 離開熱源高溫區(qū)的熔化態(tài)或軟化態(tài)的細(xì)小粒子在氣流或射流的推動作用下向前噴射，在到達(dá)基體表面之前的階段均屬粒子的飛行階段。 在飛行過程中，粒子的飛行速度隨著粒子離噴嘴距離的增大而發(fā)生如下的變化：粒子首先被氣流或射流加速，飛行速度從小到大，到達(dá)一定距離后飛行速度逐漸變小。這些具有一定溫度和飛行速度的粒子到達(dá)基體表面時即進(jìn)入噴涂階段。第7章表面涂覆技術(shù)噴涂過程噴涂材料熱源噴涂粒子束噴涂層基體加熱熔化霧化飛行噴涂第7章表面涂覆技術(shù)粒子的噴涂階段 到達(dá)基體表面的粒子具有一定的溫度和速度，粒子的尺寸范圍為幾十微米到幾百微米，速度高達(dá)每秒幾十到幾百米。 未碰撞前粒子溫度為粒子成分所決定的熔點(diǎn)溫度

30、。 在產(chǎn)生碰撞的瞬間，粒子將其動能轉(zhuǎn)化為熱能傳給基體。粒子在碰撞過程中發(fā)生變形，成為扁平狀粒子，并在基體表面迅速凝固而形成涂層。第7章表面涂覆技術(shù)涂層的形成過程 在基體或已形成的涂層表面不斷地發(fā)生著粒子的碰撞變形冷凝收縮的過程，變形的顆粒與基體或涂層之間互相交錯而結(jié)合在一起。 研究發(fā)現(xiàn)，粒子在與基體撞擊直到冷凝的過程中，冷卻速度極高。金屬噴涂時為106108C/sec，陶瓷噴涂時為104106C/sec，該過程在10-710-6sec內(nèi)完成。沖擊 碰撞 變形 凝固-收縮第7章表面涂覆技術(shù)涂層的結(jié)合機(jī)理涂層的結(jié)合涂層與基體的結(jié)合涂層之間的結(jié)合物理結(jié)合機(jī)械結(jié)合擴(kuò)散結(jié)合冶金結(jié)合-以機(jī)械結(jié)合為主第7章

31、表面涂覆技術(shù)機(jī)械結(jié)合 被熱源升溫到熔融狀態(tài)且被氣流加速的快速飛行的噴涂材料粒子與經(jīng)過粗化處理的基體表面碰撞時，發(fā)生變形，成為扁平狀，并隨基體表面的凸凹不平而起伏，這些覆蓋并緊貼基體表面的液態(tài)薄片，在冷卻凝固時收縮咬住凸出點(diǎn)而形成機(jī)械結(jié)合。 涂層與基體的結(jié)合 機(jī)械結(jié)合與基體表面的粗糙度有關(guān)。采用噴砂、粗車、車螺紋或化學(xué)腐蝕等方法來粗化基體表面，以提高涂層與基體的機(jī)械結(jié)合，可以達(dá)到提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度的目的。 另外，基體表面粗化使粉末凝固時的收縮應(yīng)變分布在局部區(qū)域，減少了內(nèi)應(yīng)力，也有利于提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。第7章表面涂覆技術(shù)擴(kuò)散結(jié)合 高速運(yùn)動的高溫狀態(tài)的噴涂粒子與基體表面碰撞而形成緊密接

32、觸時，在變形和高溫的同時作用下，基體表面的原子得到足夠的能量，涂層材料與基體表面間會發(fā)生原子的相互擴(kuò)散。擴(kuò)散的結(jié)果增加了涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，也會在結(jié)合面上形成一層固溶體或金屬間化合物層。 涂層與基體的結(jié)合第7章表面涂覆技術(shù)物理結(jié)合 當(dāng)高速運(yùn)動的高溫狀態(tài)的噴涂粒子與基體表面碰撞后，若二者之間緊接觸的程度，使界面兩側(cè)原子之間達(dá)到原子晶格常數(shù)范圍時，在涂層與基體間形成范德華力(物理結(jié)合)而提高結(jié)合強(qiáng)度。 涂層與基體的結(jié)合 基體表面的清潔程度和噴涂粒子的氧化情況都會影響界面兩側(cè)原子間距離，從而影響物理結(jié)合。噴砂能使基體呈現(xiàn)異常清潔的高活性的新鮮金屬表面，噴砂后立即噴涂可以增強(qiáng)物理結(jié)合程度。第7章表面

33、涂覆技術(shù)冶金結(jié)合 在使用放熱型噴涂材料或采用高溫?zé)嵩磭娡繒r，基體表面某些區(qū)域的溫度達(dá)到基體的熔點(diǎn)，熔融態(tài)的噴涂材料的粒子會與熔化態(tài)的基體之間發(fā)生“焊合”現(xiàn)象，形成微區(qū)冶金結(jié)合，從而提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。 一般認(rèn)為在涂層與基體之間機(jī)械結(jié)合起主要作用，同時，其它幾種結(jié)合機(jī)理也在不同程度地起作用，其程度受粉末的成分、表面狀態(tài)、溫度、熱物理性能等因素的影響。 涂層與基體的結(jié)合第7章表面涂覆技術(shù) 噴涂層內(nèi)噴涂粒子間的結(jié)合以機(jī)械結(jié)合為主，而擴(kuò)散結(jié)合、物理結(jié)合、冶金結(jié)合等也起一定作用。 涂層間的結(jié)合 噴涂粒子在飛行過程中會發(fā)生表面反應(yīng)，所生成的氧化物、氮化物的熱膨脹系數(shù)會影響涂層間的結(jié)合強(qiáng)度。這些生成物

34、的熱膨脹系數(shù)一般小于金屬。二者相差越大，涂層間結(jié)合強(qiáng)度越低。第7章表面涂覆技術(shù)涂層的結(jié)構(gòu)涂層是由無數(shù)變形的粒子互相交錯而呈波浪式堆迭在一起的層狀組織結(jié)構(gòu)，或者說涂層是由熔融粒子撞擊后的扁平狀的變形粒子組成。123 451. 粒子間互 相熔融區(qū)2. 氧化膜3. 不完全熔融 粒子4. 氣孔5. 基材涂層斷面構(gòu)造示意第7章表面涂覆技術(shù)夾雜:由于噴涂時飛行中的高溫粒子與噴涂工作氣體或進(jìn)入噴涂氣氛的空 氣發(fā)生反應(yīng)，使熔融粒子的表面不可避免地存在著氧化物夾雜。熔合區(qū)：在部分粒子之間會形成小區(qū)域的熔合區(qū)，即粒子間的界面消失而形成類似焊合的冶金結(jié)合，在粒子間的相互熔合區(qū)域不存在氧化膜。不完全熔融粒子：在涂層中

35、可能存在因碰撞時未到達(dá)完全熔融狀態(tài)而沒有發(fā)生變形的圓形粒子。氣孔：在變形粒子之間還可能存在著孔洞。由于噴涂工藝不當(dāng)還可能引起其它缺陷。涂層結(jié)構(gòu)中的缺陷第7章表面涂覆技術(shù)氣孔形成的幾種類型(a)(b)(c)(a) 在噴涂過程中，一些熔融粒子在同方向上平行地到達(dá)基體表面時因陰影效果而形成氣孔。(b) 扁平狀粒子之間不完全堆積會形成氣孔。(c) 在基材待噴涂表面的凹陷處若含有空氣或其它氣體時也會形成氣孔。第7章表面涂覆技術(shù)由上述可知，噴涂層是由變形顆粒、氧化物夾雜、未變形顆粒及氣孔組成。涂層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)取決于噴涂熱源、材料及工藝等因素。選用高溫?zé)嵩?如激光熱源、等離子弧)、超音速噴涂、以及保護(hù)氣氛或低壓下噴涂，都可以減少涂層中的氧化物夾雜和氣孔，改善涂層的結(jié)構(gòu)和性能。噴涂層的結(jié)構(gòu)還可以通過重熔處理來改善，涂層中的氧化物夾雜和孔隙會在