熱噴涂技術(shù)及其發(fā)展歷程與應(yīng)用

熱噴涂熱噴涂熱噴涂技術(shù)發(fā)展歷史熱噴涂技術(shù)原理熱噴涂技術(shù)特點(diǎn)熱噴涂涂層熱噴涂工藝流程熱噴涂應(yīng)用熱噴涂

熱噴涂:利用熱能將噴涂材料熔化，再借助高速氣流將其霧化，并在高速氣流的帶動(dòng)下粒子撞擊基材表面，冷凝后形成具有某種功能的涂層。熱噴涂技術(shù)發(fā)展歷史

熱噴涂技術(shù)最早于1910年由瑞士肖普博士發(fā)明，當(dāng)時(shí)命名：“金屬噴鍍”1943年美METCO首次出版《金屬噴鍍》手冊(cè)1959年美METCO第七次出版改名《火焰噴涂》手冊(cè)1973年9月10-14日在倫敦召開(kāi)第七屆有關(guān)國(guó)際熱噴涂會(huì)議，改名“金屬噴涂”1979年9月27-10月1日在美Florida州一著名休養(yǎng)地Miami城召開(kāi)第八屆國(guó)際熱噴涂會(huì)議，就采用“熱噴涂”這一名詞，這就是“熱噴涂”名詞的由來(lái)。1910年：線材火焰噴涂技術(shù)；20年代：電弧絲噴涂技術(shù)；50年代：爆炸噴涂和等離子噴涂技術(shù)；60年代：自熔性合金粉末火焰、等離子噴涂和噴焊技術(shù)；80年代：超音速火焰噴涂技術(shù)；90年代：激光熔覆技術(shù)。熱噴涂技術(shù)發(fā)展歷史

我國(guó)熱噴涂技術(shù)是從五十年代開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)由吳劍春和張關(guān)寶在上海組建了國(guó)內(nèi)第一個(gè)專業(yè)化噴涂廠，研制氧乙塊焰絲噴及電噴裝置，并對(duì)外開(kāi)展金屬噴涂業(yè)務(wù)。我國(guó)熱噴涂技術(shù)起步較早，50年代就發(fā)展了絲材電弧噴涂；60年代某些軍工部門開(kāi)始研究等離子噴涂：70年代出現(xiàn)了品種和型號(hào)較為齊全的噴涂設(shè)備和材料，但總的來(lái)說(shuō)進(jìn)展緩慢，只是到了近些年才獲得了較快的發(fā)展。熱噴涂在國(guó)內(nèi)的發(fā)展熱噴涂技術(shù)原理

熱噴涂是利用熱源將噴涂材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，借助于焰流或外加的推力將熔滴霧化或推動(dòng)熔粒成噴射的粒束，以一定速度噴射到經(jīng)過(guò)制備的基體表面形成某種功能的涂層。典型熱噴涂系統(tǒng)熱噴涂基本過(guò)程示意圖熱噴涂基本過(guò)程示意圖熱噴涂技術(shù)特點(diǎn)

熱噴涂技術(shù)在應(yīng)用上已由制備裝飾性涂層發(fā)展為制備各種功能性涂層，如耐磨、抗蝕、抗氧化、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、減摩、潤(rùn)滑、防輻射等涂層。熱噴涂既可用于修復(fù)，又可用于制造。由于涂層材料的性能優(yōu)于基體，用其對(duì)零件表面進(jìn)行涂覆，能使產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅度提高。熱噴涂技術(shù)特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：（1）基材及涂層材料廣泛。（2）基體溫度低。（3）操作靈活。（4）涂層厚度范圍寬。缺點(diǎn)：（1）熱效率低。（2）材料利用率低，浪費(fèi)大。（3）涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度低。熱噴涂涂層

涂層材料的選擇：（1）熱噴涂材料最好有較寬的液相區(qū)，較寬的液相區(qū)可以使涂層材料的熔滴在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持液相。（2）熱穩(wěn)定性好，在高溫焰流中不升華，不分解。材料在熱噴涂溫度下如果易于分解，則不適用于熱噴涂。（3）噴涂材料在熔融狀態(tài)下應(yīng)和基材有較好的浸潤(rùn)性，以保證涂層與基材之間有良好的結(jié)合性能。（4）與基材有相近的熱膨脹系數(shù)，以防止因膨脹系數(shù)相差過(guò)大產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。熱噴涂涂層涂層形成過(guò)程：（1）噴涂材料被加熱到熔融狀態(tài)。（2）噴涂材料被霧化成微小熔滴并高速撞擊基體表面，撞擊基體的顆粒動(dòng)能越大和沖擊變形越大，形成的涂層結(jié)合越好。（3）熔融的高速粒子在沖擊基材表面后發(fā)生變形，冷凝后形成涂層。熱噴涂工藝流程

熱噴涂的工藝流程包括：（1）表面預(yù)處理（2）熱噴涂（3）后處理（4）機(jī)加工等基材表面預(yù)處理(1）凈化處理：清除表面污垢。(2）粗化處理：提高涂層與基體之間的結(jié)合牢度。粗化處理可提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的理由是：

1）提供表面壓應(yīng)力：2）提供與涂層顆?；ユi機(jī)會(huì)；3）增大結(jié)合面積；4）凈化表面。表面粗化處理（1）表面噴砂（2）開(kāi)槽（3）電火花拉毛（4）噴涂粘結(jié)底層熱噴涂工件表面處理好之后要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行噴涂。為增加涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，一般在噴涂工作之前，先噴涂一層厚度約0.10～0.15mm的放熱型的鎳包鋁或鋁包鎳粉末作為打底層，打底層不宣過(guò)厚，如超過(guò)0.2mm不但不經(jīng)濟(jì)，而且結(jié)合強(qiáng)度下降。噴涂鐮鋁復(fù)合粉末時(shí)應(yīng)使用中性焰或輕微碳化焰，另外選用的粉末粒度號(hào)在180～250為直，以避免產(chǎn)生大量煙霧導(dǎo)致結(jié)合強(qiáng)度下降。后處理（封孔處理）封孔處理的目的：(1）防止或阻止涂層界面處的腐蝕；(2)在某些機(jī)械部件中防止液體和壓力的密封池露；(3)防止污染或研磨碎屑碎片進(jìn)入涂層；(4)保持陶瓷涂層的絕緣強(qiáng)度。封孔處理是在噴涂之后、機(jī)加工之前進(jìn)行。主要幾種熱噴涂技術(shù)火焰噴涂材料及應(yīng)用

粉末火焰噴涂廣泛用于機(jī)械部件和化工容器、輥筒表面制備耐蝕、耐磨涂層。對(duì)噴槍噴嘴部分作適當(dāng)變動(dòng)后，可用于噴涂塑料粉末火焰噴涂電弧噴涂的用途1)在鋼鐵構(gòu)件上噴涂特、鋁涂層，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行長(zhǎng)效防護(hù)。2）在鋼鐵件上噴鋁可防止高溫氧化。3）在鋼鐵件上噴不銹鋼或其它耐磨金屬，用于耐磨蝕防護(hù)。4）在機(jī)械零件上嘖涂碳鋼、青銅等材料，用于修復(fù)零部件。5）在塑料制品上噴涂屏蔽涂層等。6）用電弧噴鋁或噴鑄生產(chǎn)復(fù)合銅板。電弧噴涂等離子噴涂等離子弧焰流溫度高，適合噴涂高熔點(diǎn)材料。涂層密度可達(dá)85-98%，結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)35～70Mpa，噴涂質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于火焰噴涂層。主要用于：1）耐磨、減磨涂層；2）耐蝕涂層；3）抗高溫氧化、抗高溫氣流沖刷、熱障涂層；4）制造金屬、陶瓷類高烙點(diǎn)復(fù)合材料。爆炸噴涂將粉末注入噴槍，同時(shí)引入氧—乙炔混合氣，點(diǎn)燃引爆氣體產(chǎn)生3300℃高溫，粉末被加熱并以2倍音速以上速度噴射到工件表面，形成～20mm直徑，～8μm厚的高結(jié)合強(qiáng)度和高致密度的涂層。整個(gè)涂層由小圓形薄片重疊而成。爆炸噴槍示意圖1)航空發(fā)動(dòng)機(jī)鐵合金風(fēng)扇葉片阻尼臺(tái)上用爆炸噴涂0.25mn厚的WC，壽命提高10倍：2）燃燒室的定位卡環(huán)上噴一層0.12mm厚Cr3C2

，壽命提高7倍。3)目前爆炸噴涂主要用于制備優(yōu)質(zhì)耐磨涂層。超音速火焰噴涂燃料氣體（氫氣、丙烷、丙烯或MAPP）和助燃劑（02）以一定的比例導(dǎo)入燃燒室內(nèi)混合，爆炸式燃燒，高溫燃?xì)饨?jīng)燃燒室上部燃燒頭內(nèi)的四根傾斜噴管進(jìn)入銅噴嘴，粉末由送粉氣（Ar或者N2）定量沿燃燒頭內(nèi)碳化物中心套管送入高溫燃?xì)庵?，由高溫高速燃?xì)鈳С鰢娮欤咚賴娮斓焦ぜ闲纬赏繉?，整個(gè)噴槍由循環(huán)水冷卻。各種