05第五章-表面涂敷技術(shù)

1、第五章 表面涂敷技術(shù)9/6/20221涂料與涂裝粘結(jié)與粘涂堆焊熱噴涂電火花表面涂敷熔結(jié)熱浸鍍搪瓷涂敷陶瓷涂敷陶瓷涂層塑料涂敷9/6/20222熱噴涂熱噴涂技術(shù)是采用氣體、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(guò)高速氣流使其霧化，然后噴射、沉積到經(jīng)過(guò)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。如果將噴涂層再加熱重熔，則產(chǎn)生冶金結(jié)合。這種方法稱(chēng)為熱噴涂方法。 9/6/20223熱噴涂特性熱噴涂能達(dá)到各種性能目的： 耐磨性、耐熱性、耐腐蝕、抗氧化和潤(rùn)滑等。適用材料廣： 金屬、合金、陶瓷、水泥

2、、塑料、石膏、木材等。噴涂層厚度達(dá)0.5-5mm，而且對(duì)基體材料的組織和性能影響很小。9/6/20224一、熱噴涂原理1噴涂涂層形成過(guò)程和涂層形成原理9/6/202252涂層結(jié)構(gòu) 9/6/20226涂層的結(jié)構(gòu) 涂層是層狀結(jié)構(gòu)，是一層一層堆積而成 .涂層的性能具有方向性，垂直和平行涂層方向上的性能是不一致的。 部分孔隙或空洞，其孔隙率一般在420之間。涂層中伴有氧化物和夾雜。涂層經(jīng)適當(dāng)處理后，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。 9/6/202273涂層結(jié)合機(jī)理 涂層的結(jié)合包括涂層與基體表面的結(jié)合和涂層內(nèi)部的結(jié)合。結(jié)合力：涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度。內(nèi)聚力：涂層內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度。 9/6/20228涂層結(jié)合機(jī)理 （1）

3、機(jī)械結(jié)合 碰撞成扁平狀并隨基體表面起伏的顆粒，由于和凹凸不平的表面互相嵌合，形成機(jī)械釘扎而結(jié)合。一般說(shuō)來(lái)，涂層與基體表面的結(jié)合以機(jī)械結(jié)合為主。 9/6/20229（2）冶金-化學(xué)結(jié)合這是當(dāng)涂層和基體表面出現(xiàn)擴(kuò)散和合金化時(shí)的一種結(jié)合類(lèi)型，包括在結(jié)合面上生成金屬間化合物或固溶體。當(dāng)噴涂后進(jìn)行重熔即噴焊(或稱(chēng)噴熔）時(shí)，噴焊層與基體的結(jié)合主要是冶金結(jié)合。 （3）物理結(jié)合 顆粒與基體表面的結(jié)合，是由范德華力或次價(jià)鍵形成的結(jié)合。9/6/2022104涂層殘余應(yīng)力 當(dāng)熔融顆粒碰撞基體表面時(shí)，在產(chǎn)生變形的同時(shí)受到激冷而凝固，從而產(chǎn)生微觀收縮應(yīng)力，涂層的外層受拉應(yīng)力； 基體，有時(shí)也包括涂層的內(nèi)層則產(chǎn)生壓應(yīng)力。

4、涂層中的這種殘余應(yīng)力是由噴涂熱條件及噴涂材料與基體材料物理性質(zhì)的差異所造成的，它影響涂層質(zhì)量，限制涂層的厚度。工藝上要采取措施以消除和減少涂層殘余應(yīng)力。9/6/202211二、熱噴涂的種類(lèi)和特點(diǎn) 1熱噴涂種類(lèi)按涂層加熱和結(jié)合方式，熱噴涂有噴涂和噴熔兩種。噴涂：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。它們與堆焊的根本區(qū)別都在于母材基體不熔化或極少溶化。9/6/202212熱噴涂技術(shù)按照加熱噴涂材料的熱源種類(lèi)分為：火焰噴涂、電弧噴涂、高頻噴涂、等離子弧噴涂（超音速噴涂）、爆炸噴涂、激光噴涂和重熔、電子束噴涂。 9/6/2022139/6/20

5、22149/6/2022159/6/2022162熱噴涂特點(diǎn) （l）適用范圍廣。涂層材料可以是金屬和非金屬（如聚乙烯、尼龍等塑料，氧化物、氮化硅、氨化硼等陶瓷）以及復(fù)合材料。被噴涂工件也可以是金屬和非金屬（如木材）。用復(fù)合粉末噴成的復(fù)合涂層可以把金屬和塑料或陶瓷結(jié)合起來(lái)，獲得良好的綜合性能。其他方法難以達(dá)到。 9/6/202217（2）工藝靈活施工對(duì)象小到10mm內(nèi)孔，大到鐵塔、橋梁等大型結(jié)構(gòu)。噴涂既可在整體表面上進(jìn)行，也可在指定區(qū)域內(nèi)涂敷，既可在真空或控制氣氛中噴涂活性材料，也可在野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。 9/6/202218（3）噴涂層的厚度可調(diào)范圍大 涂層厚度可從幾十微米到幾毫米，表面光滑，加工量

6、少。用特細(xì)粉末噴涂時(shí)，不加研磨即可使用。 9/6/202219（4）工件受熱程度可以控制除噴熔外，熱噴涂是一種冷工藝.例如氧-乙炔焰噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂，工件受熱程度均不超過(guò)250，工件不會(huì)發(fā)生畸變，不改變工件的金相組織。 9/6/202220（5）生產(chǎn)率高 大多數(shù)工藝方法的生產(chǎn)率可達(dá)到每小時(shí)噴涂數(shù)千克噴涂材料，有些工藝方法可高達(dá)50kgh以上。 9/6/202221 三、熱噴涂預(yù)處理 是噴涂工藝中一個(gè)重要工序?yàn)榱颂岣咄繉优c基體表面的結(jié)合強(qiáng)度，在噴涂前，對(duì)基體表面進(jìn)行清洗、脫脂和表面粗糙化等預(yù)處理，是噴涂工藝中一個(gè)重要工序。 9/6/2022221基體表面的清洗、脫脂（l）堿洗法。堿洗法

7、是將基體表面放到氫氧化鈉或碳酸鈉等堿性溶液中，待基體表面的油脂溶解后，再用水沖洗干凈。 （2）溶液洗滌法。溶液洗滌法是采用揮發(fā)性溶液，如酒精、丙酮、汽油、三氯乙烯和過(guò)氯乙烷乙烯等，它們的主要作用是把基體表面的礦物油溶解掉，再加以清除。9/6/202223（3）蒸氣清洗法。蒸氣清洗法是采用三氯乙烯蒸氣進(jìn)行清洗，盡管這種方法的清洗效果很好，但是對(duì)人體有一定的危害。9/6/202224（4）對(duì)疏松表面的清洗、脫脂對(duì)疏松表面（如鑄鐵件）的清洗、脫脂是比較困難的。盡管油脂不在工件表面，但在噴涂時(shí)，由于基體表面的溫度升高，疏松孔中的油脂就會(huì)滲透到基體表面，對(duì)涂層與基體的結(jié)合極為不利。因此，對(duì)疏松基體表面，

8、經(jīng)過(guò)清洗、脫脂后，還需要將其表面加熱到250左右，盡量將油脂滲透到表面，然后再加以清洗。 9/6/2022252基體表面氧化膜的處理 一般采用機(jī)械方法去除氧化膜：如切削加工方法和人工除銹法，也可以采用硫酸或鹽酸進(jìn)行酸洗。 9/6/2022263基體表面的粗化處理 是提高涂層與基體表面機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度的一個(gè)重要措施。噴涂前4h8h內(nèi)必須對(duì)工件表面進(jìn)行粗糙化處理。常用的表面粗化處理方法如下： 1）噴砂法 噴砂是最常用的粗糙化工藝方法。砂粒有冷硬鐵砂、氧化鋁砂、碳化硅砂等多種，可根據(jù)工件表面的硬度選擇使用。 9/6/202227（2）機(jī)械加工法對(duì)軸、套類(lèi)零件表面的粗化處理，可采用挑扣、開(kāi)槽、滾花等簡(jiǎn)便切

9、削加工方法，這樣它可限制涂層的收縮應(yīng)力，增加涂層與基體表面的接觸面積，提高涂層與基體以及涂層間的結(jié)合強(qiáng)度。 對(duì)涂層結(jié)合力要求不高的軸類(lèi)工件，可在要求修復(fù)的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行車(chē)螺紋和滾壓處理，形成粗糙表面，一般為每厘米10條紋左右。需高結(jié)合力時(shí)，則可車(chē)20條左右。車(chē)削形狀為階梯狀，階梯的尖角最好加工成圓角，噴涂后不易產(chǎn)生缺陷。 9/6/202228（3）化學(xué)腐蝕法基體表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕，由于晶粒上各個(gè)晶面的腐蝕速度不同，可形成粗糙的表面。 9/6/202229（4）電弧法（又稱(chēng)電火花拉毛法）是將直徑比較細(xì)的鎳（或鋁）絲作為電極，在電弧作用下，電極材料與基體表面局部熔合，產(chǎn)生粗糙的表面。這種方法適用于硬度比

10、較高的基體表面，但不適用于比較薄的零件表面。 9/6/2022304基體表面的預(yù)熱處理 涂層與基體表面的溫度差會(huì)使涂層產(chǎn)生收縮應(yīng)力，從而引起涂層開(kāi)裂和剝落?；w表面的預(yù)熱可降低和防止上述不利影響。但預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，以免引起基體表面氧化而影響涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度。一般基體表面的預(yù)熱溫度在200300之間9/6/2022315非噴涂表面的保護(hù) 在噴砂和噴涂前，必須對(duì)基體的非噴涂表面進(jìn)行保護(hù)，其保護(hù)方法可根據(jù)非噴涂表面的形狀和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)易的保護(hù)罩。保護(hù)罩材料可采用薄銅皮或鐵皮。對(duì)基體表面上的鍵槽和小孔等不允許外物進(jìn)入的部位，噴砂前可以用金屬、橡膠或石棉繩等堵塞，噴砂后換上炭素物或石棉等，

11、以防止熔融的熱噴涂材料進(jìn)入。 9/6/202232四、熱噴涂材料 （一）熱噴涂線材 （1）碳鋼及低合金鋼絲最常用的是 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲和碳素工具鋼絲。一般采用電弧噴涂，用于噴涂曲軸、柱塞、機(jī)床導(dǎo)軌等常溫工作的機(jī)械零件滑動(dòng)表面耐磨涂層及磨損部位的修復(fù)。 9/6/202233(2) 不銹鋼絲1Cr13、2Cr13、3Cr13等馬氏體不銹鋼絲主要用于強(qiáng)度和硬度較高、耐蝕性要求不太高的場(chǎng)合，其涂層不易開(kāi)裂。1Cr17在氧化性酸類(lèi)、多數(shù)有機(jī)酸、有機(jī)酸鹽水溶液中有良好的耐蝕性。1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼絲有良好的工藝性能，在多數(shù)氧化性介質(zhì)和某些還原性介質(zhì)中都有較好的耐蝕性，用于噴涂水泵軸等。由于不

12、銹鋼涂層收縮率大，易開(kāi)裂，適于噴涂薄層。 9/6/202234（3）鋁絲鋁和氧有很強(qiáng)的親和力，鋁在室溫下大氣中就能形成致密而堅(jiān)固的Al2O3氧化膜，能防止鋁進(jìn)一步氧化。純鋁噴涂除大量用于鋼鐵保護(hù)涂層外，還可作為鋼的抗高溫氧化涂層、導(dǎo)電涂層和改善電接觸的涂層。一般鋁絲純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)大于99.7。鋁絲直徑23mm，噴涂時(shí)，表面不得有油污和氧化膜。 9/6/202235（4）鋅絲在鋼鐵件上，只要噴涂0.2mm的鋅層，就可在大氣、淡水、海水中保持幾年至幾十年不銹蝕。鋅的純度要求（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在99.85以上的純鋅絲。在鋅中加鋁可提高涂層的耐蝕性能，若鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30，則耐蝕性最佳。鋅噴涂廣泛用于大

13、型橋梁、鐵路配件、鋼窗、電視臺(tái)天線、水閘門(mén)和容器等。 9/6/202236（5）鉬絲鉬與氫不產(chǎn)生反應(yīng)，可用于氫氣保護(hù)或真空條件下的高溫涂層。鉬是一種自粘結(jié)材料，可與碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、蒙乃爾合金、鎳及鎳合金、鎂及鎂合金、鋁及鋁合金等形成牢固的結(jié)合。鉬可在光滑的工件表面上形成1um的冶金結(jié)合層，常用作打底層材料。 9/6/202237如機(jī)床導(dǎo)軌噴涂鋼時(shí)，用鉬作為打底層可增加鋼噴涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。鉬的摩擦系數(shù)小，適用于噴涂活塞環(huán)和摩擦片。但鉬不能作為銅及銅合金、鍍鉻表面和硅鐵表面的涂層。 9/6/202238（6）錫及錫合金絲錫涂層具有很高的耐腐蝕性能，常用作食品器具的保護(hù)涂層，但錫中砷的質(zhì)量

14、分?jǐn)?shù)不得大于0.015。含銻和鉬的錫合金絲具有摩擦系數(shù)低、韌性好、耐蝕性和導(dǎo)熱性良好等特性。在機(jī)械工業(yè)中，廣泛應(yīng)用于軸承、軸瓦和其他滑動(dòng)摩擦部件的耐磨涂層。此外，錫可在熟石膏等材料上噴涂制成低熔點(diǎn)模具。 9/6/202239（7）鉛及鉛合金絲 鉛具有很好的防X射線輻射的性能，在原子能工業(yè)中廣泛用于防輻射涂層。含銻和銅的鉛合金絲材料的涂層具有耐磨和耐蝕等特性，用于軸承、軸瓦和其他滑動(dòng)摩擦部件的耐磨涂層。但涂層較疏松，用于耐腐蝕時(shí)需經(jīng)封閉處理。由于鉛蒸氣對(duì)人體危害較大，噴涂時(shí)應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)措施。 9/6/202240（8）銅及銅合金絲銅主要用于電器開(kāi)關(guān)的導(dǎo)電涂層、塑料和水泥等建筑表面的裝飾涂層；黃銅涂

15、層則用于修復(fù)磨損及超差的工件，如修補(bǔ)有鑄造砂眼、氣孔的黃銅鑄件，也可作裝飾涂層。黃銅中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1左右的錫，可改善耐海水腐蝕性能。鋁青銅的強(qiáng)度比一般黃銅高，耐海水、硫酸和鹽酸的腐蝕，良好的耐磨性和抗腐蝕疲勞性能。采用電弧噴涂時(shí)與基體結(jié)合強(qiáng)度高，可作為打底涂層。常用于水泵葉片、氣閘活門(mén)、活塞及軸瓦等的噴涂。磷青銅涂層比其他青銅涂層更為致密，有良好的耐磨性，可用來(lái)修復(fù)軸類(lèi)和軸承等的磨損部位，也可用于美術(shù)工藝品的裝飾涂層。 9/6/202241（9）鎳及鎳合金絲蒙乃爾合金對(duì)氨水、海水、照相用藥劑、酚醛、甲酚、汽油、礦物油、酒精、碳酸鹽水溶液及熔鹽、脂肪酸以及其他有機(jī)酸的耐蝕性優(yōu)良，對(duì)硫酸、醋酸、

16、磷酸和干燥氯氣等介質(zhì)的耐蝕性較好；但對(duì)鹽酸、硝酸、鉻酸等介質(zhì)不耐蝕。常用于水泵軸、活塞軸、耐蝕容器的噴涂。 9/6/20224280Ni20Cr在高溫下幾乎不氧化，是最好的耐熱耐蝕材料，常用于高溫耐腐蝕涂層。鎳鉻耐熱合金絲涂層致密，與母材金屬的結(jié)合性好，常用于A12O3、ZrO2等陶瓷涂層的打底層，但不能用于硫化氫、亞硫酸氣體以及硝酸和鹽酸介質(zhì)中。 9/6/202243（10）復(fù)合噴涂絲用機(jī)械方法將兩種或更多種材料復(fù)合壓制成噴涂線材稱(chēng)復(fù)合噴涂絲。不銹鋼、鎳、鋁等組成的復(fù)合噴涂絲，利用鎳、鋁的放熱反應(yīng)使涂層與多種基體（母材）金屬結(jié)合牢固，而且因復(fù)合了多種強(qiáng)化元素，改善了涂層的綜合性能，涂層致密，

17、噴涂參數(shù)易于控制，便于火焰噴涂。因此，它是目前正在擴(kuò)大使用的噴涂材料，主要用于油泵轉(zhuǎn)子、軸承、汽缸襯里和機(jī)械導(dǎo)軌表面的噴涂，也可用于碳鋼和耐蝕鋼磨損件的修補(bǔ)。 9/6/202244（二）熱噴涂粉末粉末材料可分為: 金屬及合金粉末、陶瓷材料粉末和復(fù)合材料粉末。 1金屬及合金粉末 （1）噴涂合金粉末。這種粉末不需或不能進(jìn)行重熔處理。按其用途分為打底層粉末和工作層粉末。 打底層粉末用來(lái)增加涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度；工作層粉末保證涂層具有所要求的使用性能。放熱型自粘結(jié)復(fù)合粉末是最常用的打底層粉末。工作層粉末熔點(diǎn)要低，具有較高的伸長(zhǎng)率，以避免涂層開(kāi)裂。9/6/202245（2）噴熔合金粉末又稱(chēng)自熔性合金粉末

18、因合金中加入了強(qiáng)烈的脫氧元素如 Si、 B等，在重熔過(guò)程中它們優(yōu)先與合金粉末中氧和工件表面的氧化物作用，生成低熔點(diǎn)的硼硅酸鹽覆蓋在表面，防止液態(tài)金屬氧化，改善對(duì)基體的潤(rùn)濕能力，起到良好的自熔劑作用，所以稱(chēng)之為自熔性合金粉末。噴熔用的自熔性合金粉末有鎳基、鈷基、鐵基及碳化鎢等四種系列。 9/6/2022462陶瓷材料粉末陶瓷屬高溫?zé)o機(jī)材料，是金屬氧化物、碳化物、硼化物、硅化物等的總稱(chēng)，其硬度高，熔點(diǎn)高，但脆性大。常用的陶瓷粉末有： 9/6/202247(1) 氧化物 使用最廣泛的高溫材料。氧化物陶瓷粉末涂層與其他耐熱材料涂層相比，絕緣性能好，熱導(dǎo)率低，高溫強(qiáng)度高，特別適合作熱屏蔽和電絕緣涂層。(

19、2)碳化物 包括碳化鎢、碳化鉻、碳化硅等，很少單獨(dú)使用，往往采用鈷包碳化鎢或鎳包碳化鎢，以防止噴涂時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重失碳現(xiàn)象。為保證涂層質(zhì)量，須嚴(yán)格控制噴涂工藝參數(shù)，或在含碳的保護(hù)氣氛中噴涂。碳化鎢是一種超硬耐磨材料，由于溫度和均勻度等因數(shù)，其組織及性能很難達(dá)到燒結(jié)碳化鎢硬質(zhì)合金的性能。碳化鉻、碳化硅也可用作耐磨或耐熱涂層。9/6/2022483復(fù)合材料粉末復(fù)合材料粉末是由兩種或更多種金屬和非金屬（陶瓷、塑料、非金屬礦物）固體粉末混合而成。其特點(diǎn)是：（1）復(fù)合粉的粉粒是非均相體，在熱噴涂作用下形成廣泛的材料組合，從而使涂層具有多功能性。9/6/202249（2）復(fù)合材料之間在噴涂時(shí)可發(fā)生某些希望的有利

20、反應(yīng)，改善噴涂工藝，提高涂層質(zhì)量（例如，可制成放熱型復(fù)合粉，使涂層與基體除機(jī)械結(jié)合外，還有冶金結(jié)合，提高涂層結(jié)合強(qiáng)度）。（3）包覆型復(fù)合粉的外殼，在噴涂時(shí)可對(duì)核心物質(zhì)提供保護(hù)，使其免于氧化和受熱分解。9/6/202250按照復(fù)合粉末的結(jié)構(gòu)，一般分為包覆型、非包覆型和燒結(jié)型。包覆型復(fù)合粉末的芯核被包覆材料完整地包覆著；非包覆型粉末的芯核被包覆材料包覆程度是不均勻和不完整的。 9/6/202251按照復(fù)合粉末形成涂層的機(jī)理可分為自粘結(jié)（增效或自放熱）復(fù)合粉末和工作層粉末。工作層復(fù)合粉末品種較多。自粘結(jié)復(fù)合粉末多用作基體與工作層間的過(guò)渡層，即打底層粉末。它在噴涂時(shí)產(chǎn)生放熱反應(yīng)，有助于涂層與基體的結(jié)合

21、，形成致密而又粗糙的過(guò)渡層，有效地改善涂敷性能。 9/6/202252涂層功能 按照涂層功能，復(fù)合粉末有：硬質(zhì)耐磨復(fù)合粉末、耐高溫和隔熱復(fù)合粉末、耐腐蝕和抗氧化復(fù)合粉末、絕緣和導(dǎo)電復(fù)合粉末、以及減摩潤(rùn)滑復(fù)合粉末等多種。 9/6/2022534塑料塑料具有良好的防粘、低摩擦系數(shù)和特殊的物理化學(xué)性能。 9/6/202254五、熱噴涂裝置和設(shè)備 1） 氧一乙炔焰噴涂裝置 噴槍主要由兩部分組成：產(chǎn)生火焰的氧、乙炔供給系統(tǒng)和噴涂粉末供給系統(tǒng)。 9/6/2022559/6/202256爆炸噴涂是氧一乙炔焰噴涂技術(shù)中最復(fù)雜的一種方法。 它是將一定量的粉末注入噴槍的的同時(shí)，引入一定量的氧一乙炔混合氣體，將混合

22、氣體點(diǎn)燃引爆產(chǎn)生高溫（可達(dá)3300），使粉末加熱到高塑性或熔融狀態(tài)，以每秒48次的頻率高速（可達(dá)700ms760ms）射向工件表面，形成高結(jié)合強(qiáng)度和高致密度的涂層。 爆炸噴涂 9/6/2022579/6/2022582）等離子弧噴涂原理等離子噴涂是利用等離子焰流，即非轉(zhuǎn)移等離子弧作熱源，將噴涂材料加熱到熔融或高塑性狀態(tài)，在高速等離子焰流引導(dǎo)下高速撞擊工件表面，并沉積在經(jīng)過(guò)粗糙處理的工件表面形成很薄的涂層。涂層與母材的結(jié)合主要是機(jī)械結(jié)合。 9/6/2022592）等離子弧噴涂原理9/6/2022609/6/2022619/6/202262等離子焰溫度高達(dá)1000以上，可噴涂幾乎所有固態(tài)工程材料，

23、包括各種金屬和合金、陶瓷、非金屬礦物及復(fù)合粉末材料等。等離子焰流速達(dá)1000ms以上，噴出的粉粒速度可達(dá)180ms600ms，得到的涂層致密性和結(jié)合強(qiáng)度均比火焰噴涂及電弧噴涂高。 9/6/202263六、噴（涂，熔）層常見(jiàn)缺陷和預(yù)防措施1.噴涂層常見(jiàn)缺陷和預(yù)防措施脫殼 噴涂后全部和部分涂層從工作表面脫落稱(chēng)脫殼（或剝落）。產(chǎn)生原因：涂層/基材結(jié)合強(qiáng)度不夠； 涂層收縮，產(chǎn)生剪切力。預(yù)防措施：1）提高表面準(zhǔn)備質(zhì)量，即保證凈、 毛、新；2）合理控制工藝參數(shù)，掌握好工件預(yù)熱溫度，防止待噴表面氧化。3）噴涂平面工件，在工件邊緣預(yù)制一些小槽，或用電焊在邊緣堆焊一周。9/6/202264裂紋產(chǎn)生原因：涂層冷卻

24、收縮時(shí)，受到基材阻礙，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)其大于涂層本身抗拉強(qiáng)度時(shí)，則產(chǎn)生裂紋。 預(yù)防措施：1）噴槍距工件不可太近，涂層溫度控制在小于250 ，噴后不要急冷 ；2）每一行程噴得薄一些，0.15mm。9/6/202265多孔疏松產(chǎn)生原因：噴涂工藝參數(shù)控制不當(dāng)，粉末的溫度或速度不夠或粉末質(zhì)量不良。 預(yù)防措施：加大火焰，火焰熱量要集中，減少出粉量和送粉氣流，調(diào)整槍距，噴嘴與工件垂直。 粒度：150-250目 乙炔氣不要含過(guò)多的濕氣9/6/2022662.噴熔層常見(jiàn)缺陷和預(yù)防措施噴熔層裂紋產(chǎn)生原因：1）重熔前預(yù)熱溫度太低或重熔后冷速太快；2）噴熔層與基材金屬的膨脹系數(shù)相差太大；3）基材冷卻時(shí)出現(xiàn)較大的相變應(yīng)

25、力。 預(yù)防措施：1）按要求進(jìn)行預(yù)熱，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方式 ；2）根據(jù)基材金屬的膨脹系數(shù)，選擇膨脹系數(shù)相近的金屬粉末；3）必要時(shí)預(yù)噴一層塑性好的合金過(guò)渡層；4）將產(chǎn)生裂紋的工件重新預(yù)熱后再熔化一遍。9/6/202267噴熔層凝聚產(chǎn)生原因：基材表面或合金粉末氧化嚴(yán)重，超過(guò)了自熔合金的脫氧能力，合金粉末與基材被氧化層隔開(kāi)，液態(tài)合金砸表面張力的作用下凝聚。 必須徹底清除 預(yù)防措施： 合理選用粉末，精心操作，盡力減少基材表面與合金粉的氧化。9/6/202268噴熔層剝落產(chǎn)生原因：1）工件表面準(zhǔn)備不合乎要求；2）二步法操作過(guò)程中重熔速度過(guò)快，粉末覆蓋層尚未熔化形成鏡面反光時(shí)就轉(zhuǎn)移了火焰，未形成冶金結(jié)合；3）

26、厚噴層未熔透，或基材表面溫度過(guò)低；4）工件預(yù)熱溫度過(guò)高，重熔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工件表面或粉末嚴(yán)重氧化。 預(yù)防措施：1）按規(guī)定要求做好工件準(zhǔn)備工作 ；2）重熔時(shí)，工件溫度應(yīng)升高并使噴熔層附近部分的基材接近熔化層的溫度；3）熔化厚噴層時(shí)，火焰應(yīng)稍作停留，使表里都達(dá)到熔化溫度；4）嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度和重熔時(shí)間。9/6/202269噴熔層夾渣產(chǎn)生原因： 1）熔化速度過(guò)快，熔渣尚未完全浮出；2）合金粉末質(zhì)量不佳，如熔點(diǎn)高、粘度大、脫氧能力不足。 預(yù)防措施：1）重熔瞬間，稍提高火焰，在熔化處停留，使渣完全浮出 ；2）選擇質(zhì)量好的粉末；3）工件表面要特別注意保持清潔。9/6/202270噴熔層氣孔產(chǎn)生原因：1）工件表

27、面準(zhǔn)備不當(dāng)，有鐵銹、油污；2）工件表面及合金粉末嚴(yán)重氧化；3）粉末潮濕，基材的S, Pb含量較高；4）重熔溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起噴熔層翻泡。 預(yù)防措施：1）切實(shí)做好工件準(zhǔn)備 ；2）預(yù)熱溫度不要過(guò)高，用于二步法的粉末不要太細(xì)；3）粉末應(yīng)先烘干；4）掌握好重熔時(shí)的溫度和時(shí)間。9/6/202271七、熱噴涂涂層后處理和涂層性能的檢驗(yàn) （一）熱噴涂涂層后處理 1. 冷卻 熱噴涂后，工件因溫升不高，一般可直接空冷。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)、薄壁等零件，為防止變形，可采取緩冷方法。涂層應(yīng)盡快進(jìn)行后處理。如鎳基或鈷基自熔性粉末噴涂后，應(yīng)在10501300進(jìn)行熔融處理；較小的工件可在氫保護(hù)氣氛爐內(nèi)加熱熔融。有的涂層在噴涂后

28、可迅速加熱到規(guī)定的溫度，保溫15min，然后在靜止空氣中冷卻。9/6/2022722. 封孔涂層為多孔結(jié)構(gòu)，可貯存潤(rùn)滑油，起到減磨作用。但多孔易使腐蝕性介質(zhì)滲入，造成基材腐蝕，需要進(jìn)行封孔處理。涂層表面需封閉的工件應(yīng)在噴涂后立即進(jìn)行。根據(jù)工件使用狀態(tài)選擇涂層封閉劑.常用封閉劑有：1）高熔點(diǎn)蠟類(lèi)如美國(guó)METCO-185石蠟密封劑，熔點(diǎn)85，能耐鹽、酸、和淡水，但不耐溶劑和碳?xì)浠衔?。噴涂后可直接涂覆?/6/202273 2）酚醛樹(shù)脂適用于金屬和陶瓷涂層。 具有良好的潤(rùn)濕性，優(yōu)良的粘接適應(yīng)性、抗沖擊，可抗除強(qiáng)堿以外的大多數(shù)有機(jī)化學(xué)試劑，耐熱性良好。工件溫度小于80 后使用。 3）環(huán)氧樹(shù)脂 有許多

29、種類(lèi)和等級(jí)，根據(jù)工況條件使用。工件溫度小于80 后使用，以免過(guò)早固化。此外，還有油漆、氯化乙烯等9/6/202274（二）熱噴涂涂層性能的一般檢驗(yàn) 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，常采用簡(jiǎn)便方法對(duì)涂層進(jìn)行初步質(zhì)量檢驗(yàn)。用肉眼觀察涂層是否均勻，有無(wú)明顯隆起現(xiàn)象，表面粗糙度是否符合要求等。檢驗(yàn)涂層與基體結(jié)合力時(shí)，可用鋼棒輕敲涂層和未噴涂的工件表面，如發(fā)出的聲音相似，則涂層與基體結(jié)合力好；聲音低沉則不好。涂層表面微裂紋的檢查，可在有一定溫度的工件表面上涂乙醇或石油醚，在熔劑蒸發(fā)的數(shù)秒鐘內(nèi)，若看到涂層表面有暗色線條則表明涂層有微裂紋存在。 9/6/202275（三）涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn) 1定性試驗(yàn)方法 （1）杯突

30、試驗(yàn)（又稱(chēng)球面凹坑試驗(yàn)）（2）偏心車(chē)削試驗(yàn) （3）涂層彎曲強(qiáng)度試驗(yàn) （ 4）反復(fù)沖擊試驗(yàn) 9/6/202276 2定量試驗(yàn)方法 （1）涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度的拉伸試驗(yàn)。 （2）涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度的剪切試驗(yàn)。 9/6/202277熱噴涂與其它工藝的對(duì)比9/6/202278 涂 裝 技 術(shù)將有機(jī)涂料涂覆于物體表面并干燥成膜的過(guò)程涂裝簡(jiǎn)稱(chēng)“涂裝”，俗稱(chēng)“油漆”功 能：裝飾作用 給人以美感保護(hù)作用 具有一定的耐水性、耐溶性、耐油性、耐化學(xué)腐蝕性標(biāo)志作用 由醒目涂料顏色制成標(biāo)志牌、道路分離線、不同顏色 涂料區(qū)分管道、設(shè)備、槽車(chē)、容器等的作用及所裝物質(zhì)特種功能 使物體獲得調(diào)節(jié)熱，電傳導(dǎo)性，防止生物

31、附著（殺 菌）、示溫、聲波、雷達(dá)波反射與吸收，夜光等作用。 起色調(diào)作用，改善環(huán)境作用。9/6/202279 第一節(jié) 涂料基本組成及其作用一、涂料的組成 由成膜物質(zhì)、顏料、溶劑和助劑四部分組成1.成膜物質(zhì) 組成涂料的基礎(chǔ)，具有粘接涂料中其它組分形成涂膜的功能，決定涂膜和涂料性能。成膜物質(zhì)天然油脂干 性 油：如桐油、亞麻仁油等，涂膜干燥迅速半干性油：如豆油、棉籽油、葵花籽油等， 涂膜干燥較緩不干性油：如椰子油、花生油、蓖麻油等， 不能自行干燥，但可與干性油或樹(shù)脂混 合制成涂料天然樹(shù)脂：松香、蟲(chóng)膠和琥珀等合成樹(shù)脂：酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等9/6/2022802.顏料 使涂膜呈現(xiàn)顏色和遮蓋力 增強(qiáng)耐老化性

32、、耐磨性、防飾、防污等能力 顏料呈粉末狀、不溶于水或油、而能均勻地分散于介質(zhì)中顏料著色顏料：如鈦白、鋅鋇白、炭黑、鐵紅、鎘紅、鐵 藍(lán)、鐵黃、鉻黃、鉛鉻橙、銅粉、鋁粉等，具有著色性、遮蓋性、耐久性、耐熱性、耐磨性體質(zhì)顏料：如大白粉、石膏粉、滑石粉、硅藻土等，具有增厚涂膜、加強(qiáng)經(jīng)久、堅(jiān)硬、耐磨等作用防銹顏料：如氧化鐵紅、鋁粉、鋅粉、紅丹、鋅鉻黃等，增強(qiáng)涂膜的防銹能力其他顏料：發(fā)光顏料、熒光顏料、示溫顏料等9/6/2022813.溶 劑使涂料保持溶解狀態(tài)，調(diào)整涂料粘度使涂料具有均衡的揮發(fā)速度消除涂膜的針孔，刷痕等缺陷溶劑植物性溶劑：如松節(jié)油等石 油 溶 劑：如汽油、松香水煤 焦 溶 劑：如苯、甲苯、

33、二甲苯等醛 類(lèi)：如乙酸乙酯、乙酸丁酯酮 類(lèi)：如丙酮、環(huán)己酮醇 類(lèi)：如乙醇、丁醇等9/6/2022824.助劑用量小，對(duì)涂料的儲(chǔ)存性、施工性、涂膜的物理性質(zhì)，有明顯作用助 劑催干劑：主要起促進(jìn)干燥作用。如二氧化錳、氧化鋁、氧化鋅、醋酸鈷、亞油酸鹽、 松香酸鹽、環(huán)烷酸鹽等。固化劑：有些涂料需要利用酸、胺、過(guò)氧化物等固化劑與合成 樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)才能固化，干結(jié)成膜、如用于環(huán)氧 樹(shù)脂漆的乙二胺、二乙烯三胺，鄰苯漆二甲酸酐、酚醛 樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂等增強(qiáng)劑:常用于不用油而單用樹(shù)脂的樹(shù)脂漆中，以減少脆性。表面活性劑：改善顏料在涂料中的分散作用防結(jié)皮劑：防止油漆結(jié)皮防沉淀劑：防止顏料沉淀防老化劑：提

34、高涂膜理化性能、延長(zhǎng)使用壽命紫外線吸收劑：潤(rùn)濕助劑、防霉劑、增滑劑、消泡劑等9/6/202283二.涂料分類(lèi)1.按涂料形態(tài)分類(lèi)固態(tài)涂料：粉末涂料液態(tài)涂料有溶劑無(wú)溶劑溶劑型涂料溶劑分散型涂料水性涂料無(wú)溶劑涂料增塑劑分散涂料2.按涂料成膜機(jī)理分類(lèi)非轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料揮發(fā)型涂料熱熔型涂料水乳膠型涂料塑性涂料氧化聚合型涂料熱固化型涂料化學(xué)交聯(lián)型涂料輻射固化型涂料3.按涂料施工方法分類(lèi)刷涂涂料輥涂涂料噴涂涂料浸涂涂料淋涂涂料電泳涂料陽(yáng)極電泳涂料陰極電泳涂料9/6/2022844.按涂膜干燥分式或使用層次分類(lèi)涂膜干燥方式常溫干燥涂料（自干漆）加熱干燥涂料（烘漆）濕固化涂料蒸汽固化涂料輻射能固化涂料光固化

35、涂料電子束固化涂料5.按涂料外觀分類(lèi)按透明性能分清漆（能透底），其中帶有顏色的稱(chēng)透明漆涂料使用層次底 漆膩 子二道底漆面 漆色漆（不透底）按涂膜的光澤分光 漆半光漆無(wú)光漆按涂膜表面外觀分皺紋漆錘紋漆桔紋漆浮雕漆9/6/202285三、涂料命名1.我國(guó)涂料產(chǎn)品的命名原則GB2706規(guī)定：全名=顏料或顏色名稱(chēng)+成膜物質(zhì)名稱(chēng)+基本名稱(chēng)例：紅醇酸磁漆、鋅黃酚醛防銹漆等2.型 號(hào) 為了區(qū)別同一類(lèi)型各種涂料，在名稱(chēng)之前必須加一個(gè)型號(hào)，型號(hào)由三部分組成：成膜物質(zhì)類(lèi)別代號(hào) + 涂料基本名稱(chēng) + 序 號(hào)表同類(lèi)品種間的組成、配比或用途不同用兩位數(shù)字表示用漢語(yǔ)拼音字母表示9/6/202286例如： C 04 - 2

36、序 號(hào)基本名稱(chēng)（磁漆）成膜物質(zhì)（醇酸樹(shù)脂)成膜物質(zhì)類(lèi)別代號(hào)見(jiàn)表9-1涂料基本名稱(chēng)代號(hào)見(jiàn)表9-23.輔助材料的命名及型號(hào)一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母 （1-2）位阿拉伯?dāng)?shù)字輔助材料種類(lèi)序號(hào)：區(qū)別同一類(lèi)型的不同品種9/6/202287例如： X 5序號(hào)：丙烯酸漆稀釋劑稀釋劑H-1:環(huán)氧漆固化劑四、常用涂料的基本性能 以主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)，可劃分為17大類(lèi)，還有一類(lèi)是輔助材料。簡(jiǎn)要介紹幾大類(lèi)常用涂料的基本性能。1.酚醛樹(shù)脂涂料（phenolic resin coatings）兩 類(lèi)改性酚醛樹(shù)脂涂料：以松香改性酚醛樹(shù)脂涂料為主。 特點(diǎn)：干得快，耐水，耐久，價(jià)格低，廣 泛用于建筑和家用涂料。純酚醛樹(shù)脂涂料：由純酚醛

37、樹(shù)脂于植物油熬制而成。 特點(diǎn)：耐水，耐化學(xué)腐蝕，耐候，絕緣性 優(yōu)異。多用于 船舶、機(jī)電產(chǎn)品，食品罐頭內(nèi)壁等。 酚醛樹(shù)脂還可與一些物質(zhì)調(diào)制成醇溶性酚醛清漆，水溶性酚醛漆料，用于不同場(chǎng)合。9/6/2022882.醇酸樹(shù)脂涂料（alkyd resin coatings)由多元醇、多元酸和脂肪酸經(jīng)縮聚而得到的一種特殊聚酯樹(shù)脂 特點(diǎn)：成膜后具有良好的柔韌性、附著力和強(qiáng)度，顏料、填料能均勻分散，顏色均勻、遮蓋力好，外觀豐滿、耐久，保光性好，并且耐溶劑、耐熱較好。 缺點(diǎn)：耐水性較差。3.氨基樹(shù)脂涂料（amino resin coatings)常用的有三聚氰胺甲醛樹(shù)脂，烴基三聚氰胺甲醛樹(shù)脂，脲醛樹(shù)脂，共聚樹(shù)脂

38、等。涂膜脆，附著力差，必須與其它樹(shù)脂拼混使用。主要有以下涂料：9/6/202289(1) 氨基醇酸烘漆工業(yè)廣泛應(yīng)用特點(diǎn)：干燥成膜溫度低，時(shí)間短，光澤和豐滿度好，良好的耐化學(xué)藥品性，耐磨，不易燃燒，絕緣好。 (2)酸固化型氨基樹(shù)脂涂料 特點(diǎn)：常溫下能固化成膜、光澤好、外觀豐滿、耐溫度與耐水性差。主要用于木材、家具等涂裝。(3)氨基樹(shù)脂改性的硝化纖維素涂料 氨基樹(shù)脂增強(qiáng)了硝基透明涂料的耐候、保光等性能，提高了固體分合量(4)水溶性氨基樹(shù)脂涂料 物化性能優(yōu)于溶劑型氨基醇酸樹(shù)脂，但耐老化性能不及溶劑型的好。9/6/2022904.丙烯酸樹(shù)脂涂料（acrylic resin coatings)分為熱塑性

39、和熱固型兩類(lèi)特點(diǎn)：涂膜高光澤、耐紫外線照射、不泛黃、戶外曝曬不開(kāi)裂，長(zhǎng)期保 持色澤和光亮，在170以下不分解，不變色，耐化學(xué)藥品性和耐 污性較好。用途：轎車(chē)、冰箱、洗衣機(jī)、儀器儀表，有色金屬表面、食品罐頭內(nèi)外 壁 等。9/6/2022915.聚氨基甲酸酯涂料（pelyrethare resin coatings)簡(jiǎn)稱(chēng)聚氨酯、氰酸酯特點(diǎn)：成膜后堅(jiān)硬耐磨、附著力好、柔堅(jiān)、光亮、耐油、耐化學(xué)品等。防 腐性能較好，可在室溫固化或烘干，絕緣。缺點(diǎn)：價(jià)高，生產(chǎn)操作與施工要求高。 用途：廣泛用于化工、石油、航空、船舶、機(jī)車(chē)、橋梁、機(jī)械、電 機(jī)、木器、建筑等。9/6/2022926.紫外線光固化涂料特點(diǎn)：是在

40、250nm450nm波長(zhǎng)紫外線的化學(xué)作用下進(jìn)行固化的一類(lèi)涂料。 固化溫度較低、速度快、固化時(shí)間1S至100S，成膜能力強(qiáng)，可一次 施涂達(dá)到膜厚要求，操作管理簡(jiǎn)單，可靠性好，不需預(yù)熱和保溫，涂膜性能好。用途：廣泛用于木材涂裝，塑料面漆，預(yù)涂金屬、包裝紙和廣告的照光清漆以及建筑材料，導(dǎo)電漆料、電器絕緣、印刷等。組成：主要由光敏劑、光敏樹(shù)脂、活性稀釋劑組成，還加入流平劑、穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑、染料、顏料等。9/6/202293 第二節(jié) 涂裝工藝使涂料在被涂表面形成涂膜的全部工藝過(guò)程稱(chēng)涂裝工藝。一般工序：涂裝表面預(yù)處理涂布干燥固化9/6/202294一、涂前表面預(yù)處理包括：（1）清除工件表面各種污垢。 （2

41、）對(duì)清洗過(guò)的金屬、工件進(jìn)行各種化學(xué)熱處理，以增強(qiáng)涂層的附 著力和耐蝕性。 （3）若前道切削加工未能消除工件表面的加工缺陷和得到合適的 表面粗糙度，則在涂前要用機(jī)械方法進(jìn)行處理。9/6/202295二、涂布1.手工涂布法 （1）刷涂：用刷子涂漆的一種方法。 （2）揩涂：用手工將蘸有稀漆的棉球揩拭工件，進(jìn)行裝飾性涂裝的方法。 （3）滾刷涂：用一個(gè)直徑不大的空心圓柱，表層由羊毛或合成纖維做的多孔吸附材料構(gòu)成，蘸漆后，對(duì)平面進(jìn)行滾刷。 （4）刮涂：采用刮刀對(duì)粘稠涂料進(jìn)行厚膜涂布。9/6/2022962.浸涂、淋涂和轉(zhuǎn)鼓涂布法 （1）浸涂：將工件浸入涂料中，吊起后滴盡多于涂料的涂布方法。 （2）淋涂：用

42、噴嘴將涂料淋在工件上形成涂層的方法。 （3）轉(zhuǎn)鼓涂布法：將工件置于鼓形容器中，利用回轉(zhuǎn)的方法涂布。3.空氣噴涂法是用壓縮空氣氣流使涂料霧化，并使其在氣流帶動(dòng)下涂布到工件表面。噴涂裝置：噴槍、壓縮空氣供給和凈化系統(tǒng)、輸漆裝置、膠管等。 需要排風(fēng)及清除漆霧的裝備。9/6/2022974.無(wú)空氣噴涂法 用密閉容器內(nèi)的高壓泵輸送涂料，以大約100m/S的高速?gòu)男】讎姵?，隨著沖擊空氣和高壓的急劇下降，涂料內(nèi)溶劑急劇揮發(fā)，體積驟然膨脹面分散霧化，然后高速地涂布在工件上。 因涂料霧化不用空氣，故稱(chēng)無(wú)空氣噴涂法。9/6/2022985.靜電涂布法 以接地的工件作為陽(yáng)極，涂料霧化器或電柵作為陰極，兩極接高壓而形成高壓靜電場(chǎng)，在陽(yáng)極上產(chǎn)生電暈放電，使噴出