涂料產(chǎn)品的分類(lèi)命名和型號(hào)

1第五章表面涂覆技術(shù)第一節(jié)涂料與涂裝第二節(jié)粘結(jié)與粘涂第三節(jié)堆焊第四節(jié)熱噴涂第五節(jié)電火花表面涂敷第六節(jié)熔結(jié)第七節(jié)熱浸鍍第八節(jié)搪瓷涂敷第九節(jié)陶瓷涂層第十節(jié)塑料涂敷（又稱(chēng)涂塑或噴塑）2第一節(jié)涂料與涂裝

涂料，以前通稱(chēng)為“油漆”，但是在現(xiàn)代應(yīng)用中實(shí)際已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)油漆的使用范圍。涂裝，涂料的施工稱(chēng)為涂裝。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中，涂料的研發(fā)和涂裝技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。一、涂料的組成涂料產(chǎn)品有數(shù)千種，包括油脂涂料、過(guò)氯乙烯涂料、橡膠涂料等18大類(lèi)，但其物質(zhì)組成一般分為成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、助劑四個(gè)部分，見(jiàn)下圖所示。

3涂料成膜物質(zhì)天然樹(shù)脂天然油脂合成樹(shù)脂顏料（著色顏料、防銹顏料等）溶劑（有機(jī)或水）助劑（固化劑、催干劑等）圖.涂料組成4二、涂料的分類(lèi)涂料種類(lèi)多達(dá)幾千種，用途各異，存在著多種分類(lèi)方法。一般有以下兩種。1.根據(jù)成膜干燥機(jī)理分類(lèi)根據(jù)成膜干燥機(jī)理可將涂料分為兩大類(lèi)：

(1)溶劑揮發(fā)類(lèi)涂料在成膜過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是溶劑揮發(fā)使涂料干燥成膜。這類(lèi)涂料一般為自然干燥型涂料，容易重新涂裝，如硝基漆、乙烯漆類(lèi)。

(2)固化干燥類(lèi)這類(lèi)涂料的成膜物質(zhì)一般是相對(duì)分子量較低的線性聚合物，可溶解于特定的溶劑中，經(jīng)涂裝后，待溶劑揮發(fā)后，就可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)固化成膜。52.以涂料中的主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)分類(lèi)

按照國(guó)家規(guī)定，目前我國(guó)涂料產(chǎn)品是以涂料中的主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)來(lái)分類(lèi)的。按此方法，將成膜物質(zhì)分為18大類(lèi)，相應(yīng)的涂料產(chǎn)品也分為18大類(lèi)。

6表5.1成膜物質(zhì)分類(lèi)及命名代號(hào)序號(hào)成膜物質(zhì)類(lèi)別命名代號(hào)主要成膜物質(zhì)1油脂Y天然植物油、魚(yú)油、合成油等2天然樹(shù)脂T松香及其衍生物、蟲(chóng)膠、乳酪素動(dòng)物膠、大漆及其衍生物等3酚醛樹(shù)脂F(xiàn)酚醛樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、二甲苯樹(shù)脂4瀝青L天然瀝青、煤焦瀝青、硬脂酸瀝青、石油瀝青5醇酸樹(shù)脂C甘油醇酸樹(shù)脂、改性醇酸樹(shù)脂、季戊四醇及其它醇類(lèi)的醇酸樹(shù)脂等6氨基樹(shù)脂A脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂7硝基纖維素Q硝基纖維素、改性硝基纖維素8纖維酯、纖維醚M乙酸纖維、芐基纖維、乙基纖維、羥甲基纖維、乙酸丁酸纖維等9過(guò)氯乙烯樹(shù)脂G過(guò)氯乙烯樹(shù)脂、改性過(guò)氯乙烯樹(shù)脂10烯類(lèi)樹(shù)脂X聚二乙烯基乙炔樹(shù)脂、聚乙烯共聚樹(shù)脂、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇縮醛樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、含氟樹(shù)脂等11丙烯酸樹(shù)脂B丙烯酸樹(shù)脂、丙烯酸共聚樹(shù)脂及其改性樹(shù)脂12聚酯樹(shù)脂Z飽和聚酯樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂13環(huán)氧樹(shù)脂H環(huán)氧樹(shù)脂、改性環(huán)氧樹(shù)脂14聚氨基甲酸酯S聚氨基甲酸酯15元素有機(jī)聚合物W有機(jī)硅、有機(jī)鈦、有機(jī)鋁16橡膠J天然橡膠及其衍生物、合成橡膠及其衍生物17其它E以上16類(lèi)以外的成膜物質(zhì)，如無(wú)機(jī)高分子材料（請(qǐng)見(jiàn)課本P3頁(yè)表1－1）7三、涂料產(chǎn)品的命名

根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局頒布的《涂料產(chǎn)品分類(lèi)命名和型號(hào)》（GB2705）的有關(guān)規(guī)定，全命＝顏料或顏色名稱(chēng)＋成膜物質(zhì)名稱(chēng)＋基本名稱(chēng)例如，紅醇酸磁漆、鋅黃酚醛防銹漆。8四、常用涂料的性能1.酚醛樹(shù)脂涂料本類(lèi)涂料可分為兩類(lèi)：(1)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)是干得快，耐水、耐久，價(jià)格低廉，廣泛用作建筑和家用涂料。(2)純酚醛樹(shù)脂涂料由純酚醛樹(shù)脂和植物油熬制而成，耐水性、耐化學(xué)腐蝕性、耐候性、絕緣性都非常優(yōu)異，多用于船舶、機(jī)電產(chǎn)品等。2.醇酸樹(shù)脂涂料由多元醇、多元酸和脂肪酸經(jīng)縮聚而得到的一種特殊的聚酯樹(shù)脂。此涂料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，遮蓋力好等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是耐水性較差。這類(lèi)涂料的產(chǎn)量在我國(guó)涂料中居首位，使用面極廣。93.氨基樹(shù)脂涂料主要有以下四種涂料：(1)氨基醇酸烘漆目前應(yīng)用最廣的工業(yè)用漆。其成膜溫度低，時(shí)間短，具有良好的耐化學(xué)藥品性，不易燃燒，絕緣好。(2)酸固化型氨基樹(shù)脂涂料常溫下能固化成膜，光澤好，外觀豐滿(mǎn)，但是耐溫度和耐水性較差，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，提高了固體分含量。(4)水溶性氨基樹(shù)脂涂料其物化性能優(yōu)于溶劑型氨基醇酸樹(shù)脂，但耐老化性不及溶劑型的好。104.丙烯酸樹(shù)脂涂料丙烯酸樹(shù)脂是由丙烯酸或其酯類(lèi)或（和）甲基丙烯酸酯單體經(jīng)加聚反應(yīng)而成，有時(shí)還用其它乙烯系單體共聚而成。這類(lèi)涂料可分熱塑性和熱固性?xún)深?lèi)。共同點(diǎn)是：涂膜高光澤，耐紫外線照射，長(zhǎng)期保持色澤和光亮，耐化學(xué)藥品和耐污性較好。它們用途廣泛，如轎車(chē)、冰箱、儀器儀表等。5.聚氨基甲酸酯涂料這類(lèi)涂料成膜后堅(jiān)硬耐磨，附著力好，防腐性能特別好。廣泛用于化工、石油、航空、機(jī)車(chē)、木器、建筑等，兼作防護(hù)與裝飾之用。11五、紫外光固固化涂料1、特點(diǎn)紫外光固化涂涂料是在250nm～450nm波長(zhǎng)紫外光的的作用下進(jìn)行行固化的一類(lèi)類(lèi)涂料。固化溫度低；；速度快；固固化時(shí)間可小小于1s至10s；成膜能力強(qiáng)強(qiáng)，可一次施施涂達(dá)到膜厚厚要求，操作作管理簡(jiǎn)單，，可靠性好，，不需要預(yù)熱熱和保溫，適適宜于自動(dòng)流流水線作業(yè)，，消耗能源約約為熱固化的的1/10;涂膜性能好，，固化時(shí)幾乎乎無(wú)溶劑揮發(fā)發(fā)。體積收縮縮很小，真空空狀態(tài)下性能能優(yōu)良。由于于大多數(shù)著色色顏料對(duì)紫外外光的透過(guò)率率低，難于制制成色漆，所所以目前已工工業(yè)化的光固固化涂料多為為清漆。2、組成成光固化化涂料料主要要由光光敏劑劑、光光敏樹(shù)樹(shù)脂和和活性性稀釋釋劑等等組成成，此此外還還加入入流平平劑、、穩(wěn)定定劑、、促進(jìn)進(jìn)劑、、染料料、顏顏料等等。12六、涂涂裝工工藝使涂料料在被被涂的的表面面形成成涂膜膜的全全部工工藝過(guò)過(guò)程成成為涂涂裝工工藝。。具體體的涂涂裝工工藝主主要根根據(jù)工工件的的材質(zhì)質(zhì)、形形狀、、使用用要求求、涂涂裝用用工具具、涂涂裝時(shí)時(shí)的環(huán)環(huán)境、、生產(chǎn)產(chǎn)成本本等加加以合合理選選用。。涂裝工工藝的的一般般工序序是：：涂前表表面處處理→→涂布布→干干燥固固化涂前表表面處處理：：清洗洗、粗粗化等等；涂布：：手工工涂布布；噴噴涂法法、靜靜電涂涂布法法、電電泳涂涂布法、粉粉末涂涂布法法、輥輥涂法法等等等。干燥固固化：：即成成膜機(jī)機(jī)理。。見(jiàn)下下頁(yè)。。13七、涂涂料料成膜膜機(jī)理理涂料首首先是是一種種流動(dòng)動(dòng)的液液體，，在基基材表表面涂涂布完完成之之后形形成一一層堅(jiān)堅(jiān)韌的的薄膜膜，這這個(gè)過(guò)過(guò)程是是玻璃璃化溫溫度不不斷升升高的的過(guò)程程。不不同形形態(tài)和和組成成的涂涂料有有不同同的成成膜機(jī)機(jī)理，，這由由涂料料中的的成膜膜物質(zhì)質(zhì)性質(zhì)質(zhì)決定定。根根據(jù)涂涂料成成膜物物質(zhì)的的性質(zhì)質(zhì)，涂涂料成成膜方方式可可以分分為兩兩大類(lèi)類(lèi)：由非轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化型型成膜膜物質(zhì)質(zhì)組成成的涂涂料以以物理方方式成成膜；由轉(zhuǎn)化化型成成膜物物質(zhì)組組成的的涂料料以化學(xué)方方式成成膜。1.物理成成膜方方式依靠涂涂料內(nèi)內(nèi)的溶溶劑或或分散散劑的的直接接揮發(fā)發(fā)或聚聚合物物粒子子凝聚聚得到到涂膜膜的過(guò)過(guò)程稱(chēng)稱(chēng)為物物理成成膜方方式。。物理理成膜膜方式式具體體包括括溶劑揮揮發(fā)成成膜方方式和聚合物物凝聚聚成膜膜方式式兩種。。142.化學(xué)成成膜方方式化學(xué)成成膜指指在加加熱或或其它它條件件下，，使涂涂敷在在基材材表面面上的的低分分子量量聚合合物成成膜物物質(zhì)發(fā)發(fā)生交交聯(lián)反反應(yīng)，，生成成高聚聚物，，獲得得堅(jiān)韌韌涂膜膜的過(guò)過(guò)程。。為了了使涂涂膜中中的結(jié)結(jié)構(gòu)交交聯(lián)，，將未未交聯(lián)聯(lián)的線線型聚聚合物物，或或者輕輕度支支鏈化化的聚聚合物物溶于于溶劑劑中配配成涂涂料，，然后后在涂涂敷成成膜后后發(fā)生生交聯(lián)聯(lián)。另另外可可以用用簡(jiǎn)單單的低低分子子化合合物配配成涂涂料，，待涂涂成膜膜后再再令其其發(fā)生生交聯(lián)聯(lián)反應(yīng)應(yīng)。因因此，，根據(jù)據(jù)不同同的過(guò)過(guò)程將將化學(xué)學(xué)成膜膜機(jī)理理分為為兩類(lèi)類(lèi)：漆膜的的直接氧氧化，即涂涂料在在空氣氣中的的氧化化交聯(lián)聯(lián)或與與水蒸蒸氣反反應(yīng)應(yīng)；涂料組組分之之間發(fā)發(fā)生化化學(xué)反反應(yīng)的的交聯(lián)固固化。15涂裝線線示例例16第二節(jié)節(jié)粘粘結(jié)與與粘涂涂一、粘粘結(jié)粘結(jié)或或粘合合－用用膠粘粘劑將將各種種材料料或制制件連連接成成為一一個(gè)牢牢固整整體的的方法法。1、粘粘結(jié)結(jié)劑劑的的組組成成粘結(jié)結(jié)劑劑又又稱(chēng)稱(chēng)粘粘合合劑劑，，俗俗稱(chēng)稱(chēng)膠膠。。它它由由基基料料、、固固化化劑劑、、填填料料和和輔輔助助材材料料配配合合而而成成。。2、粘粘結(jié)結(jié)劑劑的的分分類(lèi)類(lèi)按照照不不同同的的分分類(lèi)類(lèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，粘粘結(jié)結(jié)劑劑有有不不同同的的類(lèi)類(lèi)型型。。粘粘結(jié)結(jié)劑劑具具體體分分類(lèi)類(lèi)如如圖圖7.2所示示17膠粘粘劑劑的的分分類(lèi)類(lèi)按基料分無(wú)機(jī)粘結(jié)劑有機(jī)粘結(jié)劑天然粘結(jié)劑合成粘結(jié)劑按物理形態(tài)分膠液（包括溶液、乳液、無(wú)溶劑液體）膠糊（糊狀）膠粉膠棒膠膜其它形態(tài)的膠按固化方式分水基蒸發(fā)型溶劑揮發(fā)型熱熔型化學(xué)反應(yīng)型壓敏型按受力情況分結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑（能傳遞較大的力）非結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑（不能傳遞較大的力）按用途分（包括各種材料、制件、產(chǎn)品以及特種功能用膠）粘結(jié)劑18二、、粘粘結(jié)結(jié)原原理理粘結(jié)結(jié)是是一一個(gè)個(gè)復(fù)復(fù)雜雜的的過(guò)過(guò)程程，，主要要包包括括表表面面潤(rùn)潤(rùn)濕濕、、粘粘結(jié)結(jié)劑劑分分子子向向被被粘粘物物工工件件表表面面移移動(dòng)動(dòng)、、擴(kuò)擴(kuò)散散和和滲滲透透、、粘粘結(jié)結(jié)劑劑與與被被粘粘物物形形成成物物理理和和機(jī)機(jī)械械結(jié)結(jié)合合等等。有關(guān)關(guān)粘粘結(jié)結(jié)的的理理論論很很多多，，如如機(jī)機(jī)械械結(jié)結(jié)合合理理論論、、溶溶解解度度參參數(shù)數(shù)理理論論、、吸吸附附理理論論、、擴(kuò)擴(kuò)散散理理論論、、靜靜電電理理論論、、化化學(xué)學(xué)鍵鍵理理論論、、拋拋錨錨理理論論等等。。與涂涂裝裝一一樣樣，，工工件件的的表表面面處處理理非非常常重重要要。。主主要要有有兩兩個(gè)個(gè)目目的的：：一、、除除去去不不利利于于粘粘結(jié)結(jié)的的各各種種污污垢垢；；二、、改改變變被被粘粘物物的的物物理理化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)，，以以利利于于粘粘結(jié)結(jié)；；19目前前表表面面處處理理方方法法很很多多，，最最常常用用的的有有：：①溶溶劑劑（（包包括括水水））擦擦洗洗；；②溶溶劑劑脫脫脂脂和和蒸蒸汽汽脫脫脂脂；；③機(jī)機(jī)械械打打毛毛，，如如，，摩摩擦擦、、噴噴砂砂、、噴噴丸丸等等；；④化化學(xué)學(xué)清清洗洗和和腐腐蝕蝕；；⑤脫脫脂脂、、機(jī)機(jī)械械粗粗化化和和化化學(xué)學(xué)處處理理聯(lián)聯(lián)合合使使用用。。20三、、主主要要粘粘結(jié)結(jié)劑劑及及其其應(yīng)應(yīng)用用1、主主要要粘粘結(jié)結(jié)劑劑：（（老課課本本上上的的英英語(yǔ)語(yǔ)印印刷刷錯(cuò)錯(cuò)誤誤?。。?）環(huán)環(huán)氧氧樹(shù)樹(shù)脂脂粘粘結(jié)結(jié)劑劑（（epoxyadhesive）2）酚酚醛醛樹(shù)樹(shù)脂脂粘粘結(jié)結(jié)劑劑(phenolicresinadhesive)3）脲脲醛醛樹(shù)樹(shù)脂脂粘粘結(jié)結(jié)劑劑(urearesinadhesive)4）聚氨酯酯粘結(jié)劑劑(polyurethaneadhesive)5）聚酰亞亞胺粘結(jié)結(jié)劑(polyimideadhesive)6）厭氧粘粘結(jié)劑(anaerobicadhesive)7）氰基丙丙烯酸膠膠粘劑(cyanoacrylateadhesive)8）橡膠型型膠粘劑劑(rubberadhesive)9）聚硫橡橡膠密封封膠(polysulfiderubberadhesive)10壓敏膠粘粘劑(pressuresensitiveadhesive)11）光敏膠膠粘劑(photosensitiveadhesive)12）無(wú)機(jī)膠膠粘劑(inorganicadhesive)(各種膠粘粘劑的具具體組成成、性能能、用途途等請(qǐng)參見(jiàn)課本本P116－118)212、膠粘劑劑的應(yīng)用用領(lǐng)域機(jī)械工業(yè)業(yè)；電子電器器工業(yè)；；汽車(chē)工業(yè)業(yè)；航空宇航航工業(yè)；；紡織工業(yè)業(yè)；木材工業(yè)業(yè)；醫(yī)療衛(wèi)生生業(yè)22四、粘粘涂技術(shù)術(shù)表面粘涂涂技術(shù)：：是將加加入二硫硫化鉬、、金屬粉粉末、陶陶瓷粉末末和纖維維等特殊殊填料的的膠粘劑劑，直接接涂覆于于材料或或零件表表面，使使之具有有耐磨、、耐蝕、、絕緣、、導(dǎo)電、、保溫、、防輻射射等功能能的一項(xiàng)項(xiàng)新技術(shù)術(shù)。粘涂技術(shù)術(shù)是粘結(jié)結(jié)技術(shù)的的一個(gè)分分支，目目前主要要應(yīng)用于于表面強(qiáng)強(qiáng)化和修修復(fù)。粘涂具有有粘結(jié)技技術(shù)的大大部分優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，如如應(yīng)力分分布均勻勻、容易易做到密密封、絕絕緣、耐耐蝕和隔隔熱等。。它的工工藝簡(jiǎn)單單，不需需要專(zhuān)門(mén)門(mén)設(shè)備，，而是將將配好的的膠涂覆覆于清理理好的零零件表面面，待固固化后進(jìn)進(jìn)行修復(fù)復(fù)即可。。23第三節(jié)堆堆焊焊一、堆堆焊是指將具具有一定定使用性性能的材材料借助助一定的的熱源手手段熔覆覆在基材材表面，，使母材材具有特特殊使用用性能或或使零件件恢復(fù)原原有形狀狀尺寸的的工藝方方法。堆焊既可可用于修修復(fù)材料料的缺陷陷，亦可可用于強(qiáng)強(qiáng)化材料料或零件件的表面面，使材材料具有有本來(lái)不不存在的的性能，，例如高高的耐磨磨性，良良好的耐耐蝕性等等。24二、堆堆焊層組組織結(jié)構(gòu)構(gòu)焊縫的一一次結(jié)晶晶組織近近似于鑄鑄錠的結(jié)結(jié)晶組織織。由于于熔池體體積很小小，冷卻卻速度迅迅速，主主要是柱柱狀晶組組織，等等軸晶組組織較少少。如果果基體是是鋼，在在界面附附近由于于過(guò)熱會(huì)會(huì)引起基基體金屬屬晶粒的的長(zhǎng)大。?；w金金屬或焊焊層金屬屬在冷卻卻過(guò)程中中有相變變發(fā)生，，會(huì)發(fā)生生二次結(jié)結(jié)晶。二二次結(jié)晶晶所得組組織符合合一般的的固體相相變結(jié)晶晶規(guī)律。。25三、常常用堆焊焊材料與與堆焊方方法1.常用堆焊焊材料常用堆焊焊材料有有鐵基、、鎳基、、鈷基、、碳化鎢鎢基和銅銅基等。。(1)鐵基堆焊合金金1)低合金鋼堆焊焊材料①珠光體類(lèi)類(lèi)的堆焊材料料②馬氏體類(lèi)類(lèi)堆焊材料2)中、高合金鋼鋼及合金鑄鐵鐵堆焊材料①高速鋼及及熱作工具鋼鋼、冷作工具具鋼堆焊材材料②高錳鋼及及鉻錳鋼堆焊焊材料③高鉻鋼及及鉻鎳鋼堆焊焊材料④合金鑄鐵鐵堆焊材料26(2)鎳基堆焊材料料Ni-Cr-W-SiNi-Cr-B-Si型Ni-Cr-Mo-W(3)鈷基堆焊材料料主要指鈷鉻鎢鎢堆焊材料，，即通常所說(shuō)說(shuō)的斯太利合合金，含鉻25%~33%，鎢3%~21%。該堆焊層在在650℃左右仍能保持持較高的硬度度。此外，堆堆焊層具有一一定的耐腐蝕蝕性能和優(yōu)良良的抗粘著磨磨損性能。27(4)銅基堆焊材料料銅基堆焊材料料分為紫銅、、黃銅、青銅銅和白銅四種種。形式有焊焊條、焊絲和和堆焊用帶極極。銅基堆焊焊材料具有較較好的耐大氣氣、耐海水和和耐各種酸堿堿溶液的腐蝕蝕，耐氣蝕和和金屬間磨損損的性能，常常用于以鐵基基材料為母材材的雙金屬零零件的制備或或磨損工件的的修補(bǔ)。(5)碳化鎢堆焊材材料碳化鎢是硬質(zhì)質(zhì)合金的重要要成分。堆焊焊用的碳化鎢鎢分為鑄造碳碳化鎢和燒結(jié)結(jié)碳化鎢兩類(lèi)類(lèi)。鑄造碳化化鎢中碳的質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.7%~4.0%，鎢的質(zhì)量分分?jǐn)?shù)為95%-96%，它是WC-W2C的混合物。這這類(lèi)合金硬度度高，耐磨性性好，但脆性性大，加工過(guò)過(guò)程中容易碎碎裂脫落。當(dāng)當(dāng)加入質(zhì)量分分?jǐn)?shù)為5%~15%的鈷可以降低低熔點(diǎn)，增加加韌性。282.常用堆焊方方法氧-乙炔堆焊氧-乙炔火焰的的溫度較低低（3050~3100℃），將它應(yīng)應(yīng)用于堆焊焊時(shí)能得到到非常小的的稀釋率（（1%~10%）和小于1mm厚的均勻薄薄堆焊層。。同時(shí)，該該堆焊方法法設(shè)備簡(jiǎn)單單、使用方方便、成本本低。其缺缺點(diǎn)是生產(chǎn)產(chǎn)率低、工工人的勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度大。。該法一般般用于堆焊焊較小的零零件，如內(nèi)內(nèi)燃機(jī)排氣氣閥閥面、、農(nóng)機(jī)零件件等。(2)手工電弧堆堆焊手工電弧堆堆焊的設(shè)備備簡(jiǎn)單、機(jī)機(jī)動(dòng)靈活、、成本低，，應(yīng)用實(shí)心心堆焊焊條條和管狀焊焊條能獲得得范圍較大大的堆焊合合金，因此此應(yīng)用范圍圍廣。但是是，它的稀稀釋率較高高、生產(chǎn)率率較低、堆堆焊層不太太平整，堆堆焊后的加加工量較大大，因此通通常應(yīng)用于于少量零件件的修復(fù)和和強(qiáng)化。29(3)埋弧堆焊單絲埋弧堆堆焊的熔深深大、稀釋釋率高（30%~60%）、生產(chǎn)率率中等。多多絲埋弧堆堆焊電弧可可以周期性性的從一根根焊絲移向向另一根焊焊絲，熔敷敷率大大提提高，而稀稀釋率大為為降低。帶帶極埋弧堆堆焊是用金金屬帶來(lái)代代替焊絲作作電極，其其熔深淺、、稀釋率低低，熔敷率率很高。(4)氣體保護(hù)和和自保護(hù)明明弧堆焊熔化極氣體體保護(hù)堆焊焊是用CO2、Ar或混合氣體體作為保護(hù)護(hù)氣體，它它有較高的的熔敷率，，但是稀釋釋率也較高高（大約15%~25%）。非熔化化極惰性氣氣體保護(hù)堆堆焊，主要要以手工送送進(jìn)各種合合金焊絲進(jìn)進(jìn)行堆焊。。這種方法法的保護(hù)效效果好，合合金元素的的過(guò)渡系數(shù)數(shù)高，稀釋釋率比熔化化極氣體保保護(hù)堆焊低低，但是生生產(chǎn)率低，，保護(hù)氣體體昂貴。不不加保護(hù)氣氣體的自保保護(hù)藥芯焊焊絲的明弧弧堆焊的設(shè)設(shè)備簡(jiǎn)單、、方便靈活活，但是堆堆焊時(shí)的飛飛濺較大。。30(5)震動(dòng)電弧堆堆焊細(xì)直焊絲相相對(duì)于零件件表面作一一定頻率和和振幅的震震動(dòng)，使焊焊絲和工件件間產(chǎn)生短短路和脈沖沖放電，從從而使焊絲絲可以在較較低的電壓壓（12V~22V）并以較小小的熔滴穩(wěn)穩(wěn)定而均勻勻地過(guò)渡到到工件表面面，形成一一層薄而均均勻的堆焊焊層。特點(diǎn)點(diǎn)是熔深淺淺、熱影響響區(qū)小、零零件變形小小，生產(chǎn)率率高、勞動(dòng)動(dòng)條件也較較好等一系系列優(yōu)點(diǎn)。。但是電弧弧區(qū)保護(hù)作作用差，含含氫量高，，堆焊層組組織和硬度度不均勻等等。因此常常向電弧區(qū)區(qū)噴射一定定量的水蒸蒸氣、二氧氧化碳等或或采用焊劑劑作為保護(hù)護(hù)介質(zhì)。(6)電渣渣堆堆焊焊熔敷敷率率最最高高，，極極板板電電渣渣堆堆焊焊的的熔熔敷敷率率可可達(dá)達(dá)150kg/h，堆堆焊焊的的厚厚度度也也很很大大，，但但是是稀稀釋釋率率不不高高。。缺缺點(diǎn)點(diǎn)是是堆堆焊焊層層嚴(yán)嚴(yán)重重過(guò)過(guò)熱熱，，焊焊后后需需要要熱熱處處理理，，堆堆焊焊層層一一般般不不能能太太薄薄。。因因此此，，它它適適用用于于需需要要較較厚厚堆堆焊焊層層、、堆堆焊焊表表面面形形狀狀比比較較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的大大中中型型零零件件。。31(7)等離離子子弧弧堆堆焊焊由于于等等離離子子弧弧的的溫溫度度很很高高，，有有高高的的堆堆焊焊速速度度和和高高的的熔熔敷敷率率，，稀稀釋釋率率很很低低（（最最低低可可達(dá)達(dá)5%左右右））。。缺缺點(diǎn)點(diǎn)是是設(shè)設(shè)備備成成本本高高，，堆堆焊焊時(shí)時(shí)有有很很強(qiáng)強(qiáng)的的紫紫外外線線輻輻射射和和臭臭氧氧污污染染，，需需要要有有效效的的保保護(hù)護(hù)。。32第四四節(jié)節(jié)熱熱噴噴涂涂1、熱熱噴噴涂涂技技術(shù)術(shù)是使使用用某某種種方方式式的的熱熱源源，，使使噴噴涂涂材材料料加加熱熱至至熔熔融融或或半半熔熔融融狀狀態(tài)態(tài)，，用用高高壓壓氣氣流流將將其其霧霧化化，，并并以以一一定定速速度度噴噴射射到到經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)預(yù)預(yù)處處理理的的零零件件表表面面，，從從而而形形成成涂涂層層的的表表面面加加工工技技術(shù)術(shù)。。332.熱噴涂特特點(diǎn)熱噴涂技技術(shù)作為為一種對(duì)對(duì)材料表表面改性性的重要要手段，，和其它它表面技技術(shù)相比比，有其其自己與與眾不同同的特點(diǎn)點(diǎn)，主要要包括以以下幾個(gè)個(gè)方面：：（1）熱噴涂涂方法多多熱熱噴涂具具體方法法有十幾幾種，可可以選擇擇合適的的方法對(duì)對(duì)零件進(jìn)進(jìn)行熱噴噴涂。（2）熱噴涂涂材料種種類(lèi)廣泛泛金金屬及其其合金、、陶瓷、、塑料、、尼龍以以及它們們的復(fù)合合材料等等都可以以作為噴噴涂材料料。（3）基體材材料使用用范圍廣廣幾幾乎所有有的固體體材料表表面都可可以熱噴噴涂，一一般也不不受零件件尺寸及及場(chǎng)地限限制。既既可以大大面積噴噴涂，也也可以進(jìn)進(jìn)行局部部噴涂。。34（4）基體材材料受影影響小噴噴涂涂時(shí)可使使基體控控制在較較低溫度度，基體體變形小小，組織織和性能能變化小小，保證證了基體體質(zhì)量基基本不受受影響。。（5）涂層厚厚度可以以控制涂涂層層厚度從從幾十微微米到幾幾微米，，可以根根據(jù)要求求確定。。（6）操作環(huán)環(huán)境較差差存存在粉塵塵、煙霧霧和噪聲聲等問(wèn)題題，因此此需要加加強(qiáng)保護(hù)護(hù)措施。。353、熱噴涂涂涂層的的形成機(jī)機(jī)理噴涂材料料從進(jìn)入入熱源到到形成涂涂層可以以劃分為為以下四四個(gè)階段段：（1）噴涂材材料的熔熔化粉末噴涂涂材料進(jìn)進(jìn)入熱源源高溫區(qū)區(qū)域，被被加熱到到熔化態(tài)態(tài)或軟化化態(tài)；線線材噴涂涂材料的的端部在在熱源高高溫區(qū)加加熱熔化化，熔化化的材料料以熔滴滴形式存存在于線線材端部部。（2）熔化的的噴涂材材料的霧霧化對(duì)于線材材噴涂時(shí)時(shí)，端部部的熔滴滴在外加加壓縮氣氣流或熱熱源自身身射流的的作用下下脫離線線材端部部，并霧霧化成細(xì)細(xì)小熔滴滴向前噴噴射；在在粉末噴噴涂時(shí)，，不存在在粉末的的細(xì)化和和霧化過(guò)過(guò)程，直直接在壓壓縮氣流流或熱源源射流推推動(dòng)下發(fā)發(fā)生噴射射。363、熱噴涂涂涂層的的形成機(jī)機(jī)理（3）粒子的的飛行階階段熔化或軟軟化的微微細(xì)顆粒粒首先被被氣流或或射流加加速。（4）粒子的的噴涂階階段具有一定定速度和和溫度的的粒子到到達(dá)基材材表面，，與基材材發(fā)生強(qiáng)強(qiáng)烈的碰碰撞。粒粒子在碰碰撞的瞬瞬間撞擊擊基體表表面或撞撞擊已經(jīng)經(jīng)形成的的涂層，，把動(dòng)能能轉(zhuǎn)化為為熱能后后傳給基基體，同同時(shí)粒子子在凹凸凸不平的的表面發(fā)發(fā)生變形形，形成成扁平狀狀粒子，，并且迅迅速凝固固成涂層層。噴涂涂的粒子子不斷飛飛向基材材表面，，產(chǎn)生碰碰撞-變形-冷凝的過(guò)過(guò)程，變變形粒子子和基材材之間及及粒子和和粒子之之間相互互交疊在在一起，，形成涂涂層。涂涂層形成成過(guò)程如如下圖所所示。37沖擊碰碰撞撞變變形形凝凝固固-收縮熱噴涂涂涂層形成成過(guò)程示示意圖384、涂層層的結(jié)合合機(jī)理涂層的結(jié)結(jié)合包括括涂層和和基材的的結(jié)合及及涂層之之間的結(jié)結(jié)合。前前者的結(jié)結(jié)合強(qiáng)度度稱(chēng)為結(jié)結(jié)合力，，后者的的結(jié)合強(qiáng)強(qiáng)度稱(chēng)為為內(nèi)聚力力。熱噴涂層層可能的的結(jié)合機(jī)機(jī)理如下下：1）機(jī)械結(jié)結(jié)合熔融態(tài)的的粒子撞撞擊到基基材表面面，鋪展展成扁平平狀的液液態(tài)薄層層，嵌合合在起伏伏不平的的表面形形成機(jī)械械結(jié)合，，又稱(chēng)為為拋錨效效應(yīng)。機(jī)機(jī)械結(jié)合合和基材材表面的的粗糙程程度密切切相關(guān)。。如果對(duì)對(duì)基體不不進(jìn)行粗粗化處理理，而進(jìn)進(jìn)行拋光光處理，，熱噴涂涂層的結(jié)結(jié)合力很很弱。相相反，使使用噴砂砂、粗車(chē)車(chē)、車(chē)螺螺紋或化化學(xué)腐蝕蝕等方法法粗化基基體表面面，涂層層和基體體的結(jié)合合強(qiáng)度提提高。392）物理結(jié)結(jié)合當(dāng)高速運(yùn)運(yùn)動(dòng)的熔熔融粒子子撞擊基基體表面面后，若若界面兩兩側(cè)緊密密接觸的的距離達(dá)達(dá)到原子子晶格常常數(shù)范圍圍內(nèi)時(shí)，，產(chǎn)生范范德華力力，提高高基體和和涂層間間的結(jié)合合強(qiáng)度。?；w表表面的干干凈程度度直接影影響界面面兩側(cè)噴噴涂粒子子和基體體間的原原子距離離，因此此要求表表面非常常干凈且且處于活活化狀態(tài)態(tài)。噴砂砂可使基基體表面面呈現(xiàn)異異常清潔潔的高活活性的新新鮮金屬屬表面，，然后立立即噴涂涂能夠增增加物理理結(jié)合程程度，從從而提高高基體和和涂層的的結(jié)合強(qiáng)強(qiáng)度。3）擴(kuò)散結(jié)結(jié)合當(dāng)熔融的的噴涂粒粒子高速速撞擊基基體表面面形成緊緊密接觸觸時(shí)，由由于變形形和高溫溫作用，，基體表表面的原原子得到到足夠的的能量，，使涂層層與基體體之間產(chǎn)產(chǎn)生原子子擴(kuò)散，，形成擴(kuò)擴(kuò)散結(jié)合合。擴(kuò)散散的結(jié)果果使在界界面兩側(cè)側(cè)微小范范圍內(nèi)形形成一層層固溶體體或金屬屬間化合合物，增增加了涂涂層和基基體之間間的結(jié)合合強(qiáng)度。。404）冶金結(jié)結(jié)合當(dāng)基體預(yù)預(yù)熱，或或噴涂粒粒子有高高的熔化化潛熱，，或噴涂涂粒子本本身發(fā)生生放熱化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)（如Ni/Al）時(shí)，熔熔融態(tài)的的粒子和和局部熔熔化的基基體之間間發(fā)生““焊合””現(xiàn)象，，產(chǎn)生““焊點(diǎn)””，形成成微區(qū)冶冶金結(jié)合合。由于于凝固時(shí)時(shí)間（或或化學(xué)反反應(yīng)時(shí)間間）很短短，“焊焊點(diǎn)”不不可能很很強(qiáng)，但但是對(duì)粒粒子和基基體間及及粒子間間都會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生增強(qiáng)強(qiáng)作用。。在噴涂涂放熱型型反應(yīng)的的粘結(jié)底底層時(shí)，，在基體體表面微微區(qū)內(nèi)，，特別是是在噴砂砂后的突突出尖部部，接觸觸瞬間溫溫度可高高達(dá)基體體的熔點(diǎn)點(diǎn)，容易易產(chǎn)生這這種結(jié)合合方式。。噴涂粒子子間的結(jié)結(jié)合是以以機(jī)械結(jié)結(jié)合為主主，物理理結(jié)合、、擴(kuò)散結(jié)結(jié)合、冶冶金結(jié)合合、晶體體外延等等綜合作作用也有有一定效效果。415、熱噴噴涂材料料熱噴涂材材料是涂涂層的原原始材料料，在很很大程度度上決定定了涂層層的物理理和化學(xué)學(xué)性能。。在此主主要介紹紹熱噴涂涂線材、、熱噴涂涂粉末和和復(fù)合材材料粉末末。1）.熱噴涂線線材線材包括括碳鋼絲絲、不銹銹鋼絲、、鋁絲、、銅絲、、復(fù)合噴噴涂絲及及鎳、銅銅、鋁的的合金絲絲等。2）.熱噴涂粉粉末粉末材料料可以分分為金屬屬及合金金粉末、、陶瓷粉粉、復(fù)合合材料粉粉末和塑塑料顆粒粒等。4243FlamesprayingPrinciple:Intheseprocesses,aconsumable(usuallyapowderorawire)isheatedandpropelledontoasubstratetoformacoating.SchematicofthepowderflamesprayprocessSchematicofthewireflamesprayprocess44CharacteristicsofflamesprayingFlamesprayingistheoldestofthethermalsprayingprocesses.Awidevarietyofmaterialscanbedepositedascoatingsusingthisprocessandthevastmajorityofcomponentsaresprayedmanually.Flamesprayinghasdistinctadvantages,includingeaseofapplicationandlowcost,comparedwiththeothersprayingprocesses.Thesebenefitsmakeitawidelyusedprocess.Flamesprayingusestheheatfromthecombustionofafuelgas(usuallyacetyleneorpropane)withoxygentomeltthecoatingmaterial,whichcanbefedintothesprayinggunasapowder,wireorrod.Theconsumabletypesgiverisetothetwoprocessvariants:Powderflamespraying:Forthepowderflamesprayingprocess,powderisfeddirectlyintotheflamebyastreamofcompressedairorinertgas(argonornitrogen).Alternatively,Itisimportantthatthepowderisheatedsufficientlyasitpassesthroughtheflame.Thecarriergasfeedspowderintothecentreofanannularcombustionflamewhereitisheated.Asecondouterannulargasnozzlefeedsastreamofcompressedairaroundthecombustionflame,whichacceleratesthesprayparticlestowardsthesubstrateandfocusestheflame.WireflamesprayingInthewireflamesprayingprocess,thewirefeedrateandflamesettingsmustbebalancedtoproducecontinuousmeltingofthewiretogiveafineparticulatespray.Theannularcompressedairflowatomisesandacceleratestheparticlestowardsthesubstrate.46ApplicationsofflamesprayingFlamesprayingiswidelyusedwherelowercoatingcostsaredesiredandalowercoatingqualitycanbetolerated.Sometypicalapplicationsinclude:Corrosionprotectionofstructuresandcomponents(e.g.bridges,offshoreplatforms,LPGbottles)withaluminiumorzinccoatings.Aluminiumismoreexpensive,buthasresistancetoacidicgaseousatmospheres(suchasthoseassociatedwiththeproductsoffossilfuelcombustion),aswellasneutralsolutions,suchassaltwater.Zinchasresistancetoalkalinecorrosion.Flamesprayingisalsousedtospraycorrosionresistantthermoplasticpolymercoatings.Reclamationofwornshafts,particularlyofbearingareaswithmaterialssuchasstainlesssteelorbronzealloys.Thecoatingsproducedarequiteporousandlubricantscanbeabsorbedintothecoating,enhancingtheperformanceofthebearing.50ArcsprayingPrinciple:Arcsprayingisthehighestproductivitythermalsprayingprocess.ADCelectricarcisstruckbetweentwocontinuousconsumablewireelectrodesthatformthespraymaterial.Compressedgas(usuallyair)atomisesthemoltenspraymaterialintofinedropletsandpropelsthemtowardsthesubstrate.51ArcsprayingCharacteristics:Theprocessissimpletooperateandcanbeusedeithermanuallyorinanautomatedmanner.Itispossibletosprayawiderangeofmetals,alloysandmetalmatrixcompositesinwireform.Inaddition,alimitedrangeofcermetcoatings(withtungstencarbideorotherhardmaterials)canalsobesprayedincoredwireform,wherethehardceramicphaseispackedintoametalsheathasafinepowder.Acombinationofhigharctemperatureandparticlevelocitiesgreaterthan100m.sec-1givesarcsprayedcoatingssuperiorbondstrengthsandlowerporositylevelswhencomparedwithflamesprayedcoatings.However,useofcompressedairfordropletatomisationandpropulsiongivesrisetohighcoatingoxidecontent.52Thetypicalperformanceofarcsprayingcomparedwithotherthermalsprayingprocesses

Particlevelocity

m.s-1Adhesion

MPaOxidecontent(inmetals)

%Porosity

%Depositionrate

kg.hr-1Typicaldepositthickness

mmFlame40<810-1510-151-100.2-10Arc10010-3010-205-106-600.2-10Plasma200-30020-701-35-101-50.2-2HVOF600-1000>701-21-21-50.2-253ApplicationsArcsprayinghasthehighestdepositionrateofthethermalsprayingprocessesandcanbeusedtospraylargeareasorlargenumbersofcomponentsonrepetitiveproductionlineoperations.Typicalapplicationsinclude:Sprayingoflargestructuressuchasbridgesandoffshorefabricationswithzincandaluminiumtogivecorrosionprotection.Reclamationofengineeringcomponentssuchasjournals,bearingsandshaftswithsteelandbronzealloys.Sprayingofelectroniccomponenthousingswithcopper,zincandaluminiumtogiveconductivecoatingswhichprovideshieldingfromelectromagneticinterference.Camshaftbearingrecoveredbyarcsprayingwith13%Crsteel54RisksandprecautionsAswithallthethermalsprayingprocessesthereareparticularhealthandsafetyissuesthatmustbeaddressedbeforesprayingExtractionofdustandfume-Allthermalsprayingprocessesproducedustandfume.Therefore,adequateextractionorventilationtoremovethisdustandfumefromtheparticularworkingenvironmentshouldbeprovided.Inaddition,iftheoperatorisexposedtothisenvironment,thensuitablebreathingequipmentshouldbeconsidered.Arceye-ArcsprayingproduceslargeamountsofUVradiationandweldingtypeeyeprotectionisneeded.Thecorrectgradeofweldingscreenmustbeused.UsersshouldrefertoEN169whichspecifiesarangeofpermanentfiltershadesofgraduallyincreasingopticaldensitywhichlimitexposuretoradiationemittedbydifferentprocessesatdifferentcurrents.Itmustbestressedthatshadenumbersindicatedinthestandardandthecorrespondingcurrentrangesareforguidanceonly.Fireorexplosionofdustandfume-Buildupofsomemetalsintheformofdustcanleadtofireandexplosions.Thisisofconcernforpowdersofaluminiumandzinc.Toavoidthis,adequateprovisionforextractionandfiltrationofthespraydust,alongwithregularcleaning,shouldbeprovided.Thedustshouldnotbeallowedtogetdampasthiscanleadtoevolutionofhydrogengas.Additionally,sourcesofignitionshouldbeavoidedsuchasstaticchargesfromrotatingequipment,forexamplefansintheducting.56PlasmasprayingPrinciple:TheplasmasprayingprocessusesaDCelectricarctogenerateastreamofhightemperatureionisedplasmagas,whichactsasthesprayingheatsource.Thecoatingmaterial,inpowderform,iscarriedinaninertgasstreamintotheplasmajetwhereitisheatedandpropelledtowardsthesubstrate.Becauseofthehightemperatureandhighthermalenergyoftheplasmajet,materialswithhighmeltingpointscanbesprayed.Characteristicsofplasmaspraying:Plasmasprayingproducesahighqualitycoatingbyacombinationofahightemperature,highenergyheatsource,arelativelyinertsprayingmediumandhighparticlevelocities,typically200-300m.sec-1.However,someairbecomesentrainedinthespraystreamandoxidationofthespraymaterialmayoccur.Thesurroundingatmospherealsocoolsandslowsthespraystream.Vacuumplasma(VPS)orlowpressureplasmaspraying(LPPS)reducestheseproblemsbysprayinginvacuumoralowpressure,inertgasenvironment.Plasmasprayingiswidelyappliedintheproductionofhighqualitysprayedcoatings.58ApplicationofplasmasprayingSprayingofsealringgroovesinthecompressorareaofaeroengineturbineswithtungstencarbide/cobalttoresistfrettingwear.Sprayingofzirconia-basedthermalbarriercoatings(TBCs)ontoturbinecombustionchambers.Sprayingofwearresistantaluminaandchromiumoxideceramicontoprintingrollsforsubsequentlaseranddiamondengraving/etching.Sprayingofmolybdenumalloysontodieselenginepistonrings.Biocompatiblehydroxyapatitecoatingsforprostheses.59ExamplesofplasmasprayingAeroengineturbineductwithathermalbarriercoatingPrinciple:isbasicallythesameasthecombustionpowdersprayprocess(LVOF)exceptthatthisprocesshasbeendevelopedtoproduceextremelyhighsprayvelocity.ThereareanumberofHVOFgunswhichusedifferentmethodstoachievehighvelocityspraying.OnemethodisbasicallyahighpressurewatercooledHVOFcombustionchamberandlongnozzle.Fuel(kerosene,acetylene,propyleneandhydrogen)andoxygenarefedintothechamber,combustionproducesahothighpressureflamewhichisforceddownanozzleincreasingitsvelocity.PowdermaybefedaxiallyintotheHVOFcombustionchamberunderhighpressureorfedthroughthesideoflavaltypenozzlewherethepressureislower.Anothermethodusesasimplersystemofahighpressurecombustionnozzleandaircap.Fuelgas(propane,propyleneorhydrogen)andoxygenaresuppliedathighpressure,combustionoccursoutsidethenozzlebutwithinanaircapsuppliedwithcompressedair.ThecompressedairpinchesandacceleratestheflameandactsasacoolantfortheHVOFgun.Powderisfedathighpressureaxiallyfromthecentreofthenozzle.HighVelocityOxygenFuelThermalSprayProcess-HVOF61CharacteristicsofHVOFThecoatingsproducedbyHVOFaresimilartothoseproducebythedetonationprocess.HVOFcoatingsareverydense,strongandshowlowresidualtensilestressorinsomecasescompressivestress,whichenableverymuchthickercoatingstobeappliedthanpreviouslypossiblewiththeotherprocesses.TheveryhighkineticenergyofparticlesstrikingthesubstratesurfacedonotrequiretheparticlestobefullymoltentoformhighqualityHVOFcoatings.Thisiscertainlyanadvantageforthecarbidecermettypecoatingsandiswherethisprocessreallyexcels.HVOFcoatingsareusedinapplicationsrequiringthehighestdensityandstrengthnotfoundinmostotherthermalsprayprocesses.Newapplications,previouslynotsuitableforthermalspraycoatingsarebecomingviable.62Highvelocityoxyfuel(HVOF)sprayingtheversatile,highdepositionratethermalsprayingprocessfordense,highperformancecoatingsPrinciple:TheDetonationgunbasicallyconsistsofalongwatercooledbarrelwithinletvalvesforgasesandpowder.Oxygenandfuel(acetylenemostcommon)isfedintothebarrelalongwithachargeofpowder.Asparkisusedtoignitethegasmixtureandtheresultingdetonationheatsandacceleratesthepowdertosupersonicvelocitydownthebarrel.Apulseofnitrogenisusedtopurgethebarrelaftereachdetonation.Thisprocessisrepeatedmanytimesasecond.Thehighkineticenergyofthehotpowderparticlesonimpactwiththesubstrateresultinabuildupofaverydenseandstrongcoating.DetonationThermalSprayingProcessColdspraycoatingprocessDrAntolliPapyrinandcolleaguesattheRussianAcademyofScienceswerethefirsttodemonstratethecoldsprayprocessinthemid-1980s.Principle:TheColdSprayprocessbasicallyusestheenergystoredinhighpressurecompressedgastopropelfinepowderparticlesatveryhighvelocities(500-1500m/s).Compressedgas(usuallyhelium)isfedviaaheatingunittothegunwherethegasexitsthroughaspeciallydesignednozzle(lavaltypemostly)atveryhighvelocity.Compressedgasisalsofedviaahighpressurepowderfeedertointroducepowdermaterialintothehighvelocitygasjet.Thepowderparticlesareacceleratedandmoderatelyheatedtoacertainvelocityandtemperaturewhereonimpactwithasubstratetheydeformandbondtoformacoating.Aswiththeotherprocessesafinebalancebetweenparticlesize,density,temperatureandvelocityareimportantcriteriatoachievethedesiredcoating.66CharacteristicsofcoldsprayprocessTheparticlesremaininthesolidstateandarerelativelycold,sothebulkreactiononimpactissolidstateonly.Theprocessimpartslittletonooxidationtothespraymaterial,sosurfacesstaycleanwhichaidsbonding.Nomeltingandrelativelylowtemperaturesresultinverylowshrinkageoncooling,pluswiththehighstraininducedonimpact,thecoatingstendtobestressedincompressionandnotintensionlikeliquid/solidstatereactionsofmostoftheotherthermalsprayprocesses.Lowtemperaturesalsoaidinretainingtheoriginalpowderchemistryandphasesinthecoating,withonlychangesduedeformationandcoldworking.Bondingreliesonsufficientenergytocausesignificantplasticdeformationoftheparticleandsubstrate.Underthehighimpactstressesandstains,interactionoftheparticleandsubstratesurfacesprobablycausedisruptionofoxidefilmspromotingcontactofchemicallycleansurfacesandhighfrictiongeneratingveryhighlocalisedheatingpromotingbondingsimilartofrictionorexplosivewelding.Coatingsatpresentarelimitedtoductilematerialslikealuminium,stainlesssteel,copper,titaniumandalloys.Hardandbrittlematerialslikeceramicscannotbesprayedinthepureform,butmaybeappliedascompositeswithaductilematrixphase.Substratematerialsarealsolimitedtothosethatcanwithstandtheaggressiveactionofthesprayparticles.Softorfriablesubstrateswilleroderatherthanbecoated.Thecoldsprayprocessisstillprimarilyintheresearchanddevelopmentstageandonlynowbecomingcommerciallyavailable.67ColdSprayProcessAdvantages:Lowtemperatureprocess,nobulkpaticlemeltingretainscomposition/phasesofinitialparticlesverylittleoxidationhighhardness,coldworkedmicrostructureeliminatessolidificationstresses,enablesthickercoatingslowdefectcoatingslowerheatinputtoworkpiecereducescoolingrequirementpossibleeliminationofgritblastsubstratepreparationNofuelgasesorextremeelectricalheatingrequiredReduceneedformasking68ColdSprayProcessDisadvantagesHardbrittlematerialslikeceramicscannotbesprayedwithoutusingductilebindersNotallsubstratematerialswillacceptcoatingHighgasflows,highgasconsumption.Heliumveryexpe