什么是热喷涂
! O! H, ~) { r1 j3 m; t- V8 n; X% Bcccc热喷涂是指一系列过程,在这些过程中,细微而分散的金属或非金属的涂层材料,以一种熔化或半熔化状态,沉积到一种经过制备的基体表面,形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量,将热喷涂材料加热到塑态或熔融态,再经受压缩空气的加速,使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒,因受冲压而变形,形成叠层薄片,粘附在经过制备的基体表面,随之冷却并不断堆积,最终形成一种层状的涂层(见图1、图2)。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。自1908年瑞士工程师Max Ulrich Schoop发明热喷涂以来,该工艺得到不断完善和发展。今天,热喷涂作为一项高科技工艺已广泛应用于航天、汽车、能源、钢铁、冶金、造纸、机械维修、市政建设等诸多领域。在中国,热喷涂还是连续四个"五年计划"推广的科学项目。
4 X; q* |# Q* N: J+ c图1.
7 P/ u& _; S3 C( c- P& ` ( f2 D( C* F/ r4 X3 X. K
: }: Z$ I, Y& [6 g图2.
" s( y }& I: i+ M$ A& M" s
n# N! e: e1 z! i+ _! \ * n2 r; A8 D% H/ n
cccc在工程、机械的表面领域,热喷涂技术是最有效、最省钱和最直接的增强表面功能和工艺参数的方法。能够通过热喷涂手段改进和提高的表面种类几乎是无限的。通过喷金属、陶瓷、合金、重熔等等工艺手段,工程表面的功能概念得以延伸。
% K) p7 X$ ^% |0 \( ?' Zcccc可选择多种多样的热喷涂设备和方法,无论是手持的或是装在机器上的。热喷涂的工艺也涵盖各种选择:火焰粉末喷涂、火焰线材喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂、可控气氛下的等离子喷涂、真空等离子喷涂等。 ; t# G2 U& P. _) U0 X" z
cccc很多行业都在采用热喷涂工艺提高设备或零件的使用寿命、改进表面工艺参数以及降低生产和维修成本。热喷涂的功能包括: $ c" B2 r8 j! C6 E, a3 z
6 k- \6 p8 N. O" t/ T! Z
- 抗磨损
s- J8 t8 o2 D; d+ `7 n
- 抗腐蚀 " [5 [/ j9 U( c3 l/ _) Y
- 间隙控制 " l, }: n# \3 i* c
- 控制流体环境
- L" i0 R/ ~, t3 @7 o
- 热障 / T; y8 L: R# F* G8 @! |
- 恢复尺寸 * ~8 c' _" m& |4 e4 v2 b
- 改变导电性
( ^) ?9 w. b% g9 C3 j" r( O! v+ d, ^
各种热喷涂工艺的比较
. L* y. Y& o/ |& w2 J U
" d. t/ }3 D/ o* H: z. _: }) o $ w: I* a+ |: T' W! }4 S. c
# o0 a) V: R/ U5 J P
, h O/ N! ?# z' Y涂层类型 |
* T6 F5 H z5 V2 C V/ Y& S火焰线材喷涂 |
0 W# D" l; _' h6 X火焰粉末喷涂 | ( o6 e3 E* _& q2 O- S$ J7 [7 A
超音速火焰喷涂 |
& F2 |" w9 L$ X' r5 u4 d4 k4 J电弧喷涂 |
" A: D( D. ]2 F; \3 ^/ U等离子喷涂 | 3 j' |9 P& Y" k( l' }
低压或真空喷涂 |
4 m; Q6 t6 }4 {: W# m1 B2 d! |- O* N0 o1 t3 p4 n$ _# v7 y& c
5 ]) d* B- t+ l1 r& ~ 气体问度 103 oC (103 oF) | " r. {9 V& j) `- U5 o8 g
: v( H3 z# p5 c: c" q! q+ [全部涂层 | 9 f& @8 ]1 ?7 L
3 (5.4) |
. k1 ]! Y8 A# p, @6 x; A9 J# S3 (5.4) |
' W- U7 G" q; I0 u( z2 - 3 (3.6 - 5.4) |
+ l4 X: O ]! _7 \" VN/A | 1 V% U0 g: j7 K4 v- j1 t
12 - 16 (21.6 - 28.8) |
; Z6 P* U3 a: `( A10 - 80 (18 - 144) |
" c0 j, h0 K/ l2 K3 x1 G) i5 U" [, L/ I1 i/ k: G, Y6 [# }4 w
$ y, M, ]5 P8 t
结合强度 MPa (103 psi) | $ I2 S& q1 ^! A9 t* a, O
4 P2 V$ w8 o9 O( U
金属 | " `; v5 X0 G K0 s9 M/ a5 Y
14 - 28 (2 - 4) | * E+ ^* R& B3 X, U( K* z1 T9 q7 s9 [
14 - 21 (2 - 3) | . m; V8 p5 U4 @2 V, f: d3 Q/ c
48 - 62 (7 - 9) | ; C- M1 Q2 P3 m! e# k0 g2 [
28 - 41 (4 - 6) | ) S4 T0 ^* w% W8 E+ ?" d
22 - 34 (3 - 5) | - n! |2 J# M+ D+ L( g
100 - 400 (14 - 57) |
0 b" B! R) U, [* g1 u* \. R0 y" y C
有色金属 | 3 F& O' E- J0 ]* d% q9 l. h6 M) I0 c
7 - 34 (1 - 5) | 8 _0 t% M, K+ o
7 - 34 (1 - 5) |
) F- y; d7 t* ?1 V# m7 z- C48 - 62 (7 - 9) | # O8 L! o$ Q: Y! h
14 - 28 (2 - 7) | : N9 @- B8 H1 t0 M5 ]
14 - 28 (2 - 7) | / e9 ~5 r/ c" K" p9 t, ~5 N; Q
400 - 750 (57 - 107) | 2 F) T% k1 B3 F1 C! V
7 G- e; H4 c5 \; [% v自熔合金 |
2 v* a5 Y& e1 l/ Q, o/ Y/ d( \--- | 1 B+ r9 L b! q2 w/ ^ b' e
83+ (12+) | 6 Q3 M8 i, q) e8 I) z+ Z
62 (9)** |
0 X4 K; W0 S# O; t7 j--- | ' i$ s4 ^$ l6 }! D0 _* ]; Z
--- | $ x; v- k; N) o: t5 b; v: N
--- |
6 m9 R) I3 |& e% N& A# M' `' J- `) q; {1 s- W- ^7 v
陶瓷 |
# w& F. \* L0 I: X* a; m' w" V5 a0 C) o--- | 2 S; G: b! p4 F0 Q
14 - 32 (2 - 5) |
' F& b7 M9 T# ~9 V/ n--- | $ r0 S6 v% e2 g# y% D
--- |
8 \& ~2 G/ J9 O5 a9 o' R; I21 - 41 (3 - 6) | 6 w3 q) A+ g: v! u; ]& ~# }
25 - 55 (4 - 8) | $ Q* x1 _7 r8 N
8 h1 i- O" ^' ]. C( N! L$ Q3 b
碳化物陶瓷 | 4 H' C, D: @% G) e. `
--- |
! a5 [0 A* p8 f, Q. X7 M) Z8 M34 - 48 (5 - 7) | ( c1 V1 R2 ^; W
83+ (12+) |
2 B2 V4 @+ k+ l8 f--- |
/ [) Z7 r" J* q! y& Q- g7 h |55 - 69 (8 - 10) | # J. W& B6 s6 `5 D
500 - 100 (9 - 14) |
4 K: v1 m8 H* g9 Z! S; M
( z# R, o! P( Z- _6 q, M T& U5 z: {% ]# F! H# T
致密度, % |
$ {$ n' \& S3 p8 ~3 |3 s: S; E/ ]0 i }# V2 Y& a
金属 | 7 O' j o2 O k" W" Y
85 - 90 |
- f" K0 G$ y6 i9 C V85 - 90 | 2 L/ U& L, k' S; H! i
95 - 98+ |
7 H& w- V! ^0 k* T: ^+ u! o85 - 95 |
( L* W9 [0 v" s- j9 b+ v$ M4 q$ {- t90 - 95 | 4 |7 P) T, D; S
97 - 99+ |
9 N2 C5 L9 ~4 b6 m- Z! i# M) I' {9 P, W: J
有色金属 | : H. f) u: ]! p% l" f
85 - 90 |
6 i B1 n+ ^" Q* @85 - 90 |
6 x0 S2 ^: I2 q$ K H% U7 R% a95 - 98+ | . ^& ]# ^$ j0 p7 p
85 - 95 | ) K& u. _8 n8 S
90 - 95 |
5 i$ B6 v) `$ e9 t" Z" g97 - 99+ | " k p9 }% K+ F4 Q' R6 Y
n# L- L3 j9 C4 h6 s1 p, H* \$ @
自熔合金 | [/ _2 n* F$ O& ]9 D3 p
--- | " F& `( G8 ?( m6 Q
100* | ) z* ~7 l% W9 d$ K
98+** |
* z V6 d4 U$ ?8 |2 R* v--- |
! _ r2 y: D5 ?1 M/ [1 I- F9 L--- | 1 i9 z. x9 v3 t' u1 t% m+ o7 n
--- |
0 u: _$ K3 B2 P$ m6 L1 R9 H- S x3 M- r, I' T: O
陶瓷 |
. k! @% f; ]1 M U--- |
, A' v$ U6 J4 W% E90 - 95 |
. w$ t/ J) `7 Y g/ u# D--- |
B$ u: x2 Z" n--- |
5 V- F% a2 P! V7 k# @) C5 H90 - 95+ | 7 V2 ~) ^; w: E# d, A7 `
95 - 98 | ; U J& A+ s1 \# P8 U
2 u" |! E i; {6 P. i1 v% C3 I
碳化物陶瓷 | ( Z7 _$ }! ^7 |8 L U! J
--- |
& p, r( O# ?6 V% D) A. S85 - 90 |
- a$ m2 H+ W: p6 n% Z1 t95 - 98+ |
$ \( g: S. g8 o! p O--- | & ]8 ~( k4 `/ o- M
90 - 95+ | ! O( F) a% l- Y
95 - 98+ |
. O& w2 {1 c( J. a
9 Y1 H1 j# q; i9 S+ \
$ j! x. a4 X* i! Z5 |2 f 硬度 |
1 t* X* H8 {6 j
# r1 j3 f) M; _* ~# `金属 |
! t s3 W- z3 Z1 {; P+ b% Z: Z% z84Rb-35Rc |
1 H3 j) F* e7 d* J7 ^. \1 d0 g80Rb-35Rc | . \2 Z0 V o! H' N. g* V( U! \2 C
90Rb-45Rc |
) _7 w7 l! G% m8 K3 ]85Rb-40Rc | + j& |. {9 A0 e& S( }
80Rb-40Rc | ; w7 {; {! _ u9 s% W
30Rc-50+Rc | 2 t% G7 v* d+ v _6 M' S9 e( m, g
6 Y1 V) O* @% p* S) c, |有色金属 | 8 L: P5 U$ y1 V) \. k7 ~* f1 @# ^
95Rh-40Rc |
( C/ t: @, N& ~+ P/ ~30Rh-20Rc |
# C9 f5 L# O" y$ r R100Rh-55Rc | ; k7 D: v( ^3 Z8 F+ `* V$ ~1 e
40Rh-35Rc |
( h" ?; ^. ^7 D" G) ?4 I" K40Rh-50Rc |
( ?- `+ `) q1 q/ ~3 P45Rc-55Rc |
# \1 N" q C0 h, c6 Z; e+ A+ y) V
自熔合金 | 7 r8 v0 |& ?# X
--- |
4 N- Q0 P# X" {+ o30 - 60Rc | / R7 s, _6 o/ e- n. [$ i' S z2 V
50 - 60Rc |
& c4 A7 m* Z5 B9 e! {5 u1 @--- | / Q4 B d+ r; z3 |; X
--- | , J) L& y+ N: @
--- | * [% n) n% Z# L/ l5 L9 B. K6 v
$ ]6 o; b4 c9 \' Z6 t
陶瓷 | + b( r h* h+ U8 ~& V+ B
--- | 7 z5 \& X* ?: L0 q
40 - 65Rc |
6 [' H" W6 h9 j" L1 [. D--- |
! `' l6 a% |2 w+ K9 p--- |
0 O$ l# t m7 X! ^/ _# o45 - 65Rc | ( f6 N( W( ]8 ?0 P6 N
50 - 70+Rc | ' P' P3 N8 p, X6 `) E
% s9 U# T5 [* ~( D
碳化物陶瓷 | ) _* T, s. i5 H3 U
--- |
|. x Y: q# D) h: |2 A+ U; g45 - 55Rc | 6 K+ Q7 Y _% S
55 - 72Rc | . i$ K2 F# }% v" P2 S4 L! M! }
--- |
; _ j5 l. M1 C5 q* |+ H, `& A50 - 65Rc | % o9 @1 e2 _0 D1 k g6 b
50 - 70+Rc | ) ^6 }' E% y% j3 ~
* r% n( u1 u. t- a4 V
2 ?" i, S5 G! Q 渗透性 | - y7 k5 Y; J O# ]4 v8 k+ f f2 ?$ M
* E Q9 z' j0 w
金属 |
* p: r6 C0 Y* n. u, B& x1 j/ r$ x高 | ) T8 Y0 c3 g6 O1 N8 s, j. [
中 | ( ^3 Y* Q" _! K# W$ b& @
极小 | : r0 @2 S; x& s$ |) K
中 |
/ z' ~% i8 P1 Z9 B# }5 v$ k中 |
1 G, |) W. F1 m; e: j I无 | 3 A8 o- [ P0 u( @
* Q: l, M) m) L! J3 e1 E有色金属 | 0 q0 ^& H2 y& b" `
高 |
! @/ o" A) w" a" [- x/ q1 d1 {中 | $ A. Q( x+ l4 q8 P- u# j" `
极小 | 9 }# e+ T4 d9 ]
中 |
! T. N. T' \6 s6 `" @中 | . O( {( B" A" U6 h
无 | & N/ u9 c- F8 M5 d6 I( D9 [
! P1 p7 T8 ~7 V2 s
自熔合金 | 7 O- ]2 P: g' |5 l+ H4 H$ P* \
--- |
9 i4 w! W3 @6 O2 \. r v2 M无 | + m! u3 A) r' I5 V* ?+ ~2 J
极小 |
5 b9 t9 _, J& Y8 q--- | B$ B5 L- z* z' D9 m
--- | , K* l7 b9 w4 Q
--- | ( X& s8 |1 _' f9 t2 I1 u: V
* U I8 O( C. Z" d2 a: f! G+ t1 [! p
陶瓷 | 7 X5 g7 A! c8 {! P; L- R
--- | . j8 I- ]; w: \$ L& Q: N6 l
中 | : ^8 C% b0 s1 l+ n0 g, J/ X6 B4 D
--- | 8 \$ p( R4 C! m' S- y
--- |
% u" a7 n! y, c% s6 `( j8 |) O偏小 | ; O2 [6 p) p% @7 }
极小 | . u' k. d( _ Q
# o1 l1 X9 L: h% d+ x' X碳化物陶瓷 |
^0 a" i6 U& J" H& Z# @# m--- | 9 r- R4 Q6 m* i6 R
中 | 3 l+ Z" A6 G' h! e% k/ ~
极小 | 0 f9 m) Q( K, Z8 V
--- | 0 q* c4 H: j/ O
偏小 | . s. S# r! g( O3 @+ j0 g7 W1 w; A
极小 | 6 C, | s2 \. O( }( |5 z- z( f
+ L- W* h. s7 E" q0 y
- e0 H2 d- x% Y9 G/ k8 p+ O: i 涂层厚度限制 |
# E! O0 l! p' o% b: |$ \$ L7 l# w+ ?6 d0 A- o- ~+ \4 l7 m: n Q
金属 |
5 E, I3 F4 D# _5 @0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
- T. i9 m8 e: L' H0 E0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | . t, c; [* h5 j1 Q
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | + I5 Y7 g- a2 u: M0 E1 ]6 p* j
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) | 9 v% L0 _1 X( y6 O+ Y; T0 T% n
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
# i4 V, v3 b& _5 l& s3 y% r; w U3 `0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) | / h5 i$ i0 e- D$ V9 M8 V6 D
4 T% M3 H$ b7 S: R
有色金属 |
/ k4 X0 {6 G3 F9 _- c0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | 3 Q# x1 i0 s% p
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
% f% }5 I7 g* o5 k: [, }- m+ }' i0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) |
$ B+ g1 T3 x7 v, f0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) | , @" Y& G' f8 i8 N: x1 m6 `
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
, ~* h: H- m3 z( e" y# v0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) | / q$ K' z6 Z0 o4 O
9 P0 Y/ k. x- E% @
自熔合金 |
r2 g; s1 z' f: j) h* E--- | ! u2 o3 g) B- o) _' B2 v& ~- p* h
0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) |
* {- ^ m6 q* T% ^0.4 - 3.8 (0.015-0.15) |
/ z8 h5 i" Q5 c b5 m+ J' z--- | \0 L: R. M) R9 {1 L
--- | ! S0 j/ G* {; v
0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) |
3 l( D5 a" L. u5 k% W5 W- M2 K. s( N! B/ ~" C, {* S
陶瓷 |
- a& X( U; r. z' E--- | % ^: R! b8 K5 G8 k: I+ e- ]0 m/ \
0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) | ; J% ]. f% M6 x. m2 E
--- | . V" H% z% \8 a3 n* u# T
--- | 3 D. O. F" Q& u6 I% ]0 g* @
(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
- b( Y1 u' @7 g4 D0.05 - 10+ (0.002-0.25+) | ' t2 G, w4 e; U, y- y
" I7 O9 k4 J/ g3 {: N1 h. ^
碳化物陶瓷 |
0 s0 g' t+ p E X+ C4 M& H! v--- | 9 B& f9 T, U. y6 l
0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) |
6 f h" u$ c; I E+ U0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) |
( F, q3 k2 D: l9 E/ u. h2 }7 ?--- | % Y t. N& l, C0 f- p1 S3 H
(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | ' f) ]) H5 q5 p" G) m5 l- g" M* j" t
0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) | " L, L3 l0 _* @7 l0 d
* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂
' t) x2 o# A& _** 非自熔性涂层(1)可控气氛下的喷涂 1 N1 W5 x2 ~( d, q; D9 O u1 H
热喷涂设备的主要组成部分
0 z' G- |2 {; u: ~! p) {/ a ' d6 a! I+ b# r/ }! H& f- D7 U
! D/ {1 [" ~* d( q1 P6 N |