成都热喷涂分类办法

  作为新式的有用工程技能尚无标准的分类办法，一般依照热源的品种，喷涂资料的形状及涂层的功用来分。如按涂层的功用分为耐腐，耐磨，隔热等涂层，按加热和结合办法可分为喷涂和喷熔：前者是机体不熔化，涂层与基体构成机械结合;后者则是涂层再加热重熔，涂层与基体互溶并分散构成冶金结合。 

  往常接触较多的一种分类办法是依照加热喷涂资料的热源品种来分的，按此可分为： 

  ①火焰类，包含火焰喷涂、爆破喷涂、超音速喷涂; 

  ②电弧类，包含电弧喷涂和等离子喷涂;

  ③电热法，包含电爆喷涂、感应加热喷涂和电容放电喷涂; 

  ④激光类：激光喷涂。 

  火焰类喷涂 

  1、火焰喷涂 

  火焰喷涂包含线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂。 

  线材火焰喷涂法：是超早创造的喷涂法。它是把金属线以必定的速度送进喷枪里，使端部在高温火焰中熔化，随即用紧缩空气把其雾化并吹走，堆积在预处理过的工件外表上。 

  喷涂源为喷嘴，金属丝穿过喷嘴中心，经过环绕喷嘴和气罩构成的环形火焰中，金属丝的至强连续地被加热到其熔点。然后，由经过气罩的紧缩空气将其雾化成喷发粒子，依托空气流加快喷发到基体上，然后熔融的粒子冷却到塑性或半熔化状况，也发作必定程度的氧化。粒子与基体碰击时变平并粘结到基体外表上，随后而来的与基体碰击的粒子也变平并粘结到从前已粘结到基体的粒子上，然后堆积成涂层。 

  丝材的传送靠喷枪中空气涡轮或电动马达旋转，其转速可以调理，以操控送丝速度。选用空气涡轮的喷枪，送丝速度的微调比较困难，并且其速度受紧缩空气的影响而难以安稳，但喷枪的质量轻，适用于手工操作;选用电动马达传送丝材的喷涂设备，尽管送丝速度简略调理，也能坚持安稳，喷涂自动化程度高，但喷枪粗笨，只适用于机械喷涂。在丝材火焰喷枪中，燃气火焰首要用于线材的熔化，适宜于喷涂的金属丝直径一般为1.8～4.8mm。但有时直径较大的棒材，乃至一些带材亦可喷涂，不过此时须配以特定的喷枪。 

  粉末火焰喷涂法：它与丝材火焰喷涂的不同之处是喷涂资料不是丝材而是粉末。

   在火焰喷涂中一般运用乙炔和氧组合焚烧而提供热量，也可以用甲基乙炔，丙二烯(MPS)，丙烷，氢气或天然气。火焰喷涂可喷涂金属，陶瓷，塑料等资料，运用十分灵敏，喷涂设备简便简略，可移动，价格低于其他喷涂设备，经济型好，是喷涂技能中运用较广泛的一种办法。可是，火焰喷涂也存在显着的缺乏。如喷出的颗粒速度较小，火焰温度较低，涂层的粘结强度及涂层自身的归纳强度都比较低，且比其他办法得到的气孔率都。此外，火焰中心为氧化气氛，所以对高熔点资料和易氧化资料，运用时应留意。为了改进火焰喷涂的缺乏，进步结合强度及涂层密度，可选用将紧缩空气或气流加快设备来进步颗粒速度;也可以选用将紧缩气流由空气改为惰性气体的办法来下降氧化程度，但这一起也进步了本钱。 

  2、爆破喷涂 

  爆破喷涂：运用氧气和乙炔气焚烧焚烧，构成气体胀大而发作爆破，释放出热能和冲击波，热能使喷涂粉末熔化，冲击波则使熔融粉末以700～800m/s的速度喷发到工件外表上构成涂层。 

  爆破涂层构成的基本特征，一般以为依然是高速熔融粒子磕碰基体的结果。爆破喷涂的超大特色是粒子飞行速度高，动能大，所以爆破喷涂涂层具有：①涂层和基体的结合强度高，②涂层致密，气孔率很低，③涂层外表加工后粗糙度低，④工件外表温度低。爆破喷涂可喷涂金属，金属陶瓷及陶瓷资料，可是由于该设备价格高，噪音大，属氧化性气氛等原因，国内外运用还不广泛。上运用超成功的爆破喷涂是美国联合碳化物公司林德分公司1955年取得的专利，其设备及工艺参数依然保密。我国于1985年左右，由我国航天工业部航空资料研讨所研制成功爆破喷涂设备,就Co/WC涂层功能来看，喷涂功能与美国联合碳化物公司的水平挨近。

   在爆破喷涂中，当乙炔含量为45%时，氧-乙炔混合气可发作3140℃的自在焚烧温度，但在爆破条件下或许超出4200℃，所以绝大多数粉末可以熔化。粉末在高速枪中被输运的长度远大于等离子枪，这也是其粒子速度高的原因。 

  3、超音速喷涂 

  为了与美国碳化物公司的爆破喷涂反抗，上世纪60年代初期，美国人J.Browning创造了超音速火焰喷涂技能，称之为"Jet-Kote",并于1983年取得美国专利。近些年来，国外超音速火焰喷涂技能开展迅速，许多新式设备呈现，在不少范畴正在替代传统的等离子喷涂。在国内，武汉资料维护研讨所,北京钢铁研讨总院，北京钛得新工艺资料有限公司等也在进行这方面研讨，并生产出有自己特征的超音速喷涂设备。 

  燃料航空煤油与助燃剂(O2)以必定的份额导入焚烧室内混合，爆破式焚烧，因焚烧发作的高温气体以高速经过胀大管取得超音速。一起通入送粉气(Ar或N2)，定量沿焚烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中，一起射出喷涂于工件上构成涂层。 

  在喷涂机喷嘴出口处发作的焰流速度一般为音速的4倍，即约1520m/s，超高可高达2400m/s(详细与焚烧气体品种，混合份额，流量，粉末质量和粉末流量等有关)。粉末碰击到工件外表的速度估量为550-760m/s，与爆破喷涂恰当。Jet-Kote法之所以能有这么高的速度，关键在于按流体力学的原理合理规划制作了一个喷嘴，称之为Laval管的胀大管。 

  只需管子规划合理，则流体在速度低时，只需经过满意紧缩，即可在管器某一截面(如AB)到达声速，过了这一截面后，将取得超音速。 

  超音速喷涂法具有如下的特色： 

  ①粉粒温度较低，氧比较轻(这首要是由于粉末颗粒在高温中逗留时间短，在空气中露出时间短的原因，所以涂层中含氧化物量较低，化学成分和相的组成具有较强的安稳性)，但只适于喷涂金属粉末、Co-Wc粉末以及低熔点TiO2陶瓷粉末; 

  ②粉粒运动速度高。

   ③粉粒尺寸小(10～53>;μm)、散布规模窄，不然不能熔化。 

  ④涂层结合强度、致密度高，无分层现象。 

  ⑤涂层外表粗糙度低。 

  ⑥喷涂间隔可在较大规模内变化，而不影响喷涂质量。 

  ⑦可得到比爆破喷涂更厚的涂层，剩余应力也得到改进。

  ⑧喷涂功率高，操作便利。 

  ⑨噪音大(大于120dB)，需有隔音和防护设备。 

  电弧类喷涂

   1、电弧喷涂： 

  电弧喷涂：在两根焊丝状的金属资料之间发作电弧，因电弧发作的热使金属焊丝逐渐熔化，熔化部分被紧缩空气气流喷向基体外表而构成涂层。电弧喷涂按电弧电源可分为直流电弧喷涂和沟通电弧喷涂。直流：操作安稳，涂层安排致密，功率高。沟通：噪音大。电弧发作的温度与电弧气体介质、电极资料品种及电流有关(如Fe料，电流280安，电弧温度为6100K)。但一般来说，电弧喷涂比火焰喷涂粉末粒子含热量更大一些，粒子飞行速度也较快，因而，熔融粒子打到基体上时，构成部分微冶金结合的或许性要大的多。所以，涂层与基体结合强度较火焰喷涂高1.5～2.0倍，喷涂功率也较高。电弧喷涂还可便利地制作合金涂层或“伪合金”涂层。经过运用两根不同成分的丝材和运用不同进给速度，即可得到不同的合金成分。电弧喷涂与火焰喷涂设备类似，相同具有本钱低，一次性出资少，运用也便利等优点。可是，电弧喷涂的显着缺乏，喷涂资料有必要是导电的焊丝，因而只能运用金属，而不能运用陶瓷，限制了电弧喷涂的运用规模。近些年来，为了进一步进步电弧喷涂涂层的功能，国外对设备和工艺进行了较大的改进，发布了不少专利。例如，将甲烷等加入到紧缩空气中作为雾化气体，以下降涂层的含氧量。日本还将传统的圆形丝材改成方形，以改进喷涂速率，进步了涂层的结合强度。 

  2、等离子喷涂： 

  等离子喷涂：包含大气等离子喷涂，维护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂。等粒子喷涂技能是继火焰喷涂之后大力开展起来的一种新式多用途的精细喷涂办法，它具有： 

  ①超高温特性，便于进行高熔点资料的喷涂。 

  ②喷发粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。 

  ③由于运用惰性气体作为作业气体，所以喷涂资料不易氧化。 

  等离子的构成(以N2为例) 

  气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自在电子，这种状况就叫等离子体。 

  等离子体可分为三大类： 

  ①高温高压等离子体，电离度100%，温度可达几亿度，用于核聚变的研讨; 

  ②低温低压等离子体，电离度缺乏1%，温度仅为50～250度; 

  ③高温低压等离子体，约有1%以上的气体被电离，具有几万度的温度。离子、自在电子、未电离的原子的动能挨近于热平衡。热喷涂所运用的正是这类等离子体。 

  喷涂原理 

  等粒子喷涂是运用等离子弧进行的，离子弧是紧缩电弧，与自在电弧项比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因而具有温度高，能量集中，弧安稳性好等特色。 

  按接电办法不同，等离子弧有三种方式： 

  ①非搬运弧：指在阴极和喷嘴之间所发作的等离子弧。这种状况正极接在喷嘴上，工件不带电，在阴极和喷嘴的内壁之间发作电弧，作业气体经过阴极和喷嘴之间的电弧而被加热，构成悉数或部分电离，然后由喷嘴喷出构成等离子火焰(或叫等离子射流)。等粒子喷涂选用的就是这类等离子弧。 

  ②搬运弧：电弧脱离喷枪搬运到被加工零件上的等离子弧。这种状况喷嘴不接电源，工件接正极，电弧飞越喷枪的阴极和阳极(工件)之间，作业气体环绕着电弧送入，然后从喷嘴喷出。等离子切开，等离子弧焊接，等离子弧冶炼运用的是这类等离子弧。 

  ③联合弧：非搬运弧点燃搬运弧并加热金属粉末，搬运弧加热工件使其外表发作熔池。这种状况喷嘴，工件均接在正极。等离子喷焊选用这种等离子弧。 

  进行等粒子喷涂时，首先在阴极和阳极(喷嘴)之间发作一直流电弧，该电弧把导入的作业气体加热电离成高温等离子体，并从喷嘴喷出，构成等离子焰，等离子焰的温度很高，其中心温度可达30000°k，喷嘴出口的温度可达; 15000～20000°k。焰流速度在喷嘴出口处可达1000～2000m/s，但迅衰减。粉末由送粉气送入火焰中被熔化，并由焰流加快得到高于150m/s的速度，喷发到基体资料上构成膜。 

  等粒子喷涂设备：等离子喷涂设备首要包含： 

  ①喷枪：实际上是一个非搬运弧等离子发作器，是超关键的部件，其上集中了整个体系的电，气，粉，水等。

   ②电源：用以供应喷枪直流电。一般为全波硅整流设备。 

  ③送粉器：用来储存喷涂粉末并按工艺要求向喷枪输送粉末的设备。 

  ④热交换器：首要用以使喷枪取得有用的冷却，到达使喷嘴延寿的意图。 

  ⑤供气体系：包含作业气和送粉气的供应体系。

   ⑥操控框：用于对水，电、气、粉的调理和操控。 

  等粒子喷涂工艺

   在等粒子喷涂进程中，影响涂层质量的工艺参数很多，首要有： 

  ①等离子气体：气体的挑选准则首要依据是可用性和经济性，N2气廉价，且离子焰热焓高，传热快，利于粉末的加热和熔化，但关于易发作氮化反响的粉末或基体则不可选用。Ar气电离电位较低，等离子弧安稳且易于点燃，弧焰较短，适于小件或薄件的喷涂，此外Ar气还有很好的维护效果，但Ar气的热焓低，价格昂贵。气体流量巨细直接影响等离子焰流的热焓和流速，然后影响喷涂功率，涂层气孔率和结合力等。流量过高，则气领会从等离子射流中带走有用的热，并使喷涂粒子的速度升高，减少了喷涂粒子在等离子火焰中的“停留”时间，导致粒子达不到变形所必要的半熔化或塑性状况，结果是涂层粘接强度、密度和硬度都较差，堆积速率也会明显下降;相反，则会使电弧电压值不恰当，并大大下降喷发粒子的速度。极点状况下，会引起喷涂资料过热，构成喷涂资料过度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在喷嘴或粉末喷口聚集，然后以较大球状堆积到涂层中，构成大的空穴。 

  ②电弧的功率：电弧功率太高，电弧温度升高，更多的气体将改变成为等离子体，在大功率、低作业气体流量的状况下，几乎悉数作业气体都改变为活性等粒子流，等粒子火焰温度也很高，这或许使一些喷涂资料气化并引起涂层成分改变，喷涂资料的蒸汽在基体与涂层之间或涂层的叠层之间凝集引起粘接不良。此外还或许使喷嘴和电极烧蚀。而电弧功率太低，则得到部分离子气体和温度较低的等离子火焰，又会引起粒子加热缺乏，涂层的粘结强度，硬度和堆积功率较低。 

  ③供粉：供粉速度有必要与输入功率相适应，过大，会呈现生粉(未熔化)，导致喷涂功率下降;过低，粉末氧化严峻，并构成基体过热。送料方位也会影响涂层结构和喷涂功率，一般来说，粉末有必要送至焰心才能使粉末取得超好的加热和超高的速度。 

  ④喷涂间隔和喷涂角：喷枪到工件的间隔影响喷涂粒子和基体碰击时的速度和温度，涂层的特征和喷涂资料对喷涂间隔很灵敏。喷涂间隔过大，粉粒的温度和速度均将下降，结合力、气孔、喷涂功率都会显着下降;过小，会使基体温升过高，基体和涂层氧化，影响涂层的结合。在机体温升答应的状况下，喷距恰当小些为好。

   喷涂角：指的是焰流轴线与被喷涂工件外表之间的视点。该角小于45度时，由于“暗影效应”的影响，涂层结构会恶化构成空穴，导致涂层疏松。 

  ⑤喷枪与工件的相对运动速度：喷枪的移动速度应确保涂层平整，不出线喷涂脊背的痕迹。也就是说，每个行程的宽度之间应充沛搭叠，在满意上述要求前提下，喷涂操作时，一般选用较高的喷枪移动速度，这样可防止发作部分热门和外表氧化。

   ⑥基体温度操控：较抱负的喷涂工件是在喷涂前把工件预热到喷涂进程要到达的温度，然后在喷涂进程中对工件选用喷气冷却的办法，使其坚持本来的温度。在等离子喷涂的基础上又开展了几种新的等离子喷涂技能，

  3、真空等离子喷涂(又名低压等离子喷涂) 

  真空等离子喷涂是在气氛可控的，4～40Kpa的密封室内进行喷涂的技能。由于作业气体等离子化后，是在低压气氛中边胀大体积边喷出的，所以喷流速度是超音速的，并且十分适合于对氧化高度灵敏的资料。

   4、水稳等离子喷涂 

  前面说的等离子喷涂的作业介质都是气体，而这种办法的作业介质不是气而是水，它是一种高功率或高速等离子喷涂的办法，其作业原理是：喷枪内通入高压水流，并在枪筒内壁构成涡流，这时，在枪体后部的阴极和枪体前部的旋转阳极间发作直流电弧，使枪筒内壁外表的一部分蒸腾、分解，变成等离子态，发作连续的等离子弧。由于旋转涡流水的聚束效果，其能量密度进步，焚烧安稳，因而，可喷涂高熔点资料，特别是氧化物陶瓷，喷涂功率十分高。 

  电热法 

  1、电爆喷涂：在线材两头通以瞬间大电流，使线材熔化并发作爆破。此法专用来喷涂气缸等内外表。 

  2、感应加热喷涂：选用高频涡流把线材加热，然后用高压气体雾化并加快的喷涂办法。 

  3、电容放电加热：运用电容放电把线材加热，然后用高压气体雾化并加快的喷涂办法。 

  激光法

   把高密度能量的激光束朝着挨近于零件的基体外表的方向直射，基体一起被一个辅佐的激光加热器加热，这时，纤细的粉末以倾斜的视点被吹送到激光束中。图11 激光喷涂 

  熔化粘结到基体外表，构成了一层薄的外表涂层，与基体之间构成良好的结合(喷涂环境可挑选大气气氛或惰性气体气氛，或真空下进行)