1、熱噴涂技術(shù)原理與應(yīng)用技術(shù)支持 2009-06-13 07:33:13 閱讀241 評(píng)論0 字號(hào)：大中小 前言表面工程概述 工業(yè)中的高溫、沖擊、磨損、腐蝕等使各類設(shè)備和零部件往往因表面首先損壞而引起設(shè)備故障，造成停機(jī)甚至報(bào)廢，嚴(yán)重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。表面工程正是針對(duì)材料的表面失效，研究和開(kāi)發(fā)表面防護(hù)措施而發(fā)展起來(lái)的一門新興的應(yīng)用科學(xué)。其特點(diǎn)是多學(xué)科交叉，多種材料和多種加工工藝相互結(jié)合，應(yīng)用面廣，實(shí)用性強(qiáng)。 表面工程首先分析材料表面失效原因，然后設(shè)計(jì)和優(yōu)選合適的材料并采用相應(yīng)的加工工藝形成表面工作層，提高基材的抗高溫、抗磨損、耐腐蝕、隔熱等性能。一般表面層很薄，用料少，成本相

2、對(duì)低，但卻能提高性能幾倍至十幾倍。此外，這一技術(shù)既可用于制造新部件，也可修復(fù)廢舊機(jī)件，修復(fù)后的機(jī)件壽命和性能一般可達(dá)到和超過(guò)原機(jī)件。因此，表面工程的綜合經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。 為了滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)材料表面性能越來(lái)越高的要求，近一、二十年來(lái)，國(guó)際上表面工程技術(shù)發(fā)展十分迅速，各種類型的專業(yè)化表面工程跨國(guó)公司數(shù)量不斷增加。國(guó)外企業(yè)家譽(yù)稱其為“對(duì)未來(lái)的投資”。 我國(guó)的表面工程技術(shù)起步于七十年代，先后推廣的熱噴涂、電刷鍍技術(shù)僅短短十余年就創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益數(shù)十億元，并攻克了一些關(guān)鍵技術(shù)。但由于資金和技術(shù)力量投入不足，目前國(guó)產(chǎn)的表面工程專用設(shè)備和儀器不僅種類少、數(shù)量少、性能也比較差。此外，缺少專業(yè)化的表面工程公司來(lái)

3、推廣和應(yīng)用已有的成果，也很大程度上影響了我國(guó)表面工程技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。因此，要加快發(fā)展我國(guó)的表面工程技術(shù)，一方面需要全社會(huì)的重視和支持，另一方面要加強(qiáng)研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用相互配合和溝通，加強(qiáng)科研人員與企業(yè)工程技術(shù)人員、設(shè)備管理人員的聯(lián)系，加強(qiáng)表面工程技術(shù)的宣傳和普及教育，使廣大企業(yè)認(rèn)識(shí)和學(xué)會(huì)使用表面工程技術(shù)來(lái)進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和解決機(jī)械設(shè)備另部件的各種表面損傷和防護(hù)問(wèn)題。 2、 熱噴涂技術(shù)的概念、分類與應(yīng)用 2.1 定義 熱噴涂技術(shù)是表面工程中近年來(lái)發(fā)展十分迅速的一門技術(shù)，在表面工程領(lǐng)域占有十分重要的地位。所謂熱噴涂，就是利用某種熱源（如火焰、電弧、等離子弧等），把金屬、非金屬或復(fù)合材料（通常

4、制成線材、棒材或粉末）加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，再經(jīng)過(guò)壓縮空氣（或其它高速氣體）霧化和加速形成許多微小的熔滴，并以很高的速度射向基體，在基體表面熔滴由于撞擊而成為扁平狀并相互粘結(jié)，同時(shí)和表面經(jīng)過(guò)清潔和粗糙處理的基體也形成良好結(jié)合。隨后，涂層快速冷卻和不斷堆積，最終形成層狀結(jié)構(gòu)的涂層。典型的熱噴涂涂層結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖一。 實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題是十分復(fù)雜的，不同的使用工況對(duì)材料表面性能的要求不同。有些情況下要求硬而耐磨的涂層，有些情況下又需要軟性涂層。為了提高涂層抗腐蝕性和抗?jié)B透性，需要涂層越致密越好，而有時(shí)卻需要制作多孔涂層，利用涂層中的微孔達(dá)到隔熱、自潤(rùn)滑、可磨耗、生物相容等特殊要求。因此，“對(duì)癥下藥”，合

5、理的選擇噴涂材料，并根據(jù)噴涂材料的形態(tài)、熔點(diǎn)、蒸發(fā)溫度以及對(duì)涂層基本功能要求，正確選擇噴涂方法，制定工藝方案是應(yīng)用熱噴涂技術(shù)的基礎(chǔ)。為此，必須了解熱噴涂材料的基本性能和各種熱噴涂工藝方法的基本原理與特點(diǎn)。 2.2 熱噴涂材料 熱噴涂材料的范圍和種類是非常廣泛的。可以說(shuō)隨著現(xiàn)代噴涂技術(shù)向高溫、高速、高真空、高技術(shù)發(fā)展，目前工業(yè)上使用的大多數(shù)材料都可以用熱噴涂方法來(lái)制備表面涂層。 熱噴涂材料按制造形態(tài)區(qū)分通常有絲材、棒材、管狀線材（由一種可以連續(xù)延伸的鋼帶包裹各種合金粉末或氧化物陶瓷粉末制成）和多種形式的粉末，按材料的屬性和性能大致可分為金屬和合金、陶瓷和碳化物、金屬陶瓷、高分子材料以及金屬陶瓷高

6、分子復(fù)合材料。上述材料的相互組合，又可以得到數(shù)以百計(jì)的各類噴涂材料。如世界知名的熱噴涂設(shè)備和材料生產(chǎn)廠家 SULZER METCO 公司生產(chǎn)的噴涂材料就達(dá) 400 余種。常用的線材料噴涂材料有不銹鋼、碳鋼、鎳鋁化物、鎳鉻合金、蒙乃爾、鎳、黃銅及其合金，鉛、鋁、鎘、錫、鉬和氧化鋁等陶瓷棒。由于各種不同性質(zhì)、不同熔點(diǎn)的金屬、合金、陶瓷、碳化物、高分子材料都能夠容易地制成各種粉末，因此，粉末噴涂的材料范圍十分廣泛。大致可分為：各種金屬粉末（如銅、鋁、鎳、不銹鋼、碳鋼粉等），各種合金粉末（如鎳基、鐵基、鈷基自熔性合金粉末，各種自粘結(jié)性鎳鋁、鎳鉻、鋁銅等復(fù)合粉末），各類炭化物復(fù)合粉（鈷包碳化鎢、鎳鉻包碳

7、化鉻、鎳鋁包碳化鈦復(fù)合粉等），各種陶瓷粉末（如氧化鋁氧化鈦，氧化鋯鋯酸鎂等），各種金屬非金屬?gòu)?fù)合粉（如鎳石墨，鎳硅燥土等）和各種高分子粉末。 2.3 幾種熱噴涂工藝方法 根據(jù)產(chǎn)生熱源的不同方法，熱噴涂工藝大致可分為兩類： 氧乙火焰噴涂（ Flame ） 等離子噴涂 (APS,VPS) 燃燒法 爆炸噴涂（ D-gun ） 電弧噴涂（ Arc,Arc Jet ） 超音速火焰噴涂（ HVOF ） 感應(yīng)等離子噴涂（ ICP ） 不同的噴涂工藝，可形成不同的溫度和速度，對(duì)涂層的性能和質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。表 1 和圖二是不同熱源的溫度和噴涂速度。 表 1 不同熱源的溫度 熱源 溫度 溫度 丙烷，氧氣

8、天然氣，氧氣 氫氣，氧氣 乙炔，氧氣 電弧和等離子弧 4785 4955 4875 5625 4000 15000 2640 2735 2690 3100 2200 8300 圖二、不同噴涂方法熔滴的平均速度 線材火焰噴涂方法與特點(diǎn) 圖三是線材火焰噴槍的剖面圖。 圖三、線材火焰噴槍結(jié)構(gòu)及噴涂原理示意圖 線材火焰噴涂可以用任何一種燃?xì)夂脱鯕饨M合進(jìn)行燃燒提供熱量。由于乙炔熱焓值高、價(jià)格低、應(yīng)用廣泛，因此，一般的火焰噴涂均采用氧乙炔焰。凡是能夠拉成絲的金屬材料或制成棒的低熔點(diǎn)陶瓷材料均可以用線材火焰噴槍進(jìn)行噴涂。 線材噴涂的特點(diǎn)是噴嘴處火焰集中，線材熔化效率高、沉積率高，噴涂效率比粉末材料約高一倍以

9、上，因而成本相對(duì)較低。另一方面由于噴槍小巧靈活，噴涂簡(jiǎn)單方便，易于現(xiàn)場(chǎng)和野外施工，特別適合于大型鋼鐵結(jié)構(gòu)件噴涂鋅、鋁長(zhǎng)效防護(hù)涂層。但是由于很多合金材料或陶瓷材料難以制成線材，因此，線材品種相對(duì)偏少，限制了線材火焰噴涂的應(yīng)用范圍和涂層種類。 在基材表面噴涂鋼絲或合金絲可以得到硬而耐磨的涂層，廣泛應(yīng)用于各種軸類、柱塞、導(dǎo)軌的修復(fù)和表面硬化。噴涂鋅、鋁、銅、不銹鋼絲加上封孔劑廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防腐，以及化工、石油管道、反應(yīng)釜、儲(chǔ)罐等設(shè)備的防腐。在軸瓦上可噴銅或巴士合金，在食品容器上可噴錫或鋁土層，在鍋爐管道、退火包、爐門上噴合金或陶瓷涂層抗高溫氧化和高溫腐蝕。 （ 2 ）粉末火焰噴涂方法與應(yīng)用 圖四

10、是粉末火焰噴涂原理示意圖。 圖四、粉末火焰噴槍結(jié)構(gòu)及噴涂原理示意圖 將各種不同材料（金屬、合金、陶瓷、碳化物等）制成的粉末，采用重力或壓力送粉方式送入噴槍，借助氣流進(jìn)入火焰區(qū)被熔化，高速氣流或保護(hù)性氣體可進(jìn)一步對(duì)熔滴霧化、加速，最后噴射到工件表面形成涂層。由于粉末較輕、容易飛散，因此沉積效率和噴涂速度都不及線材火焰噴涂。但由于粉末材料制備容易、品種多、功能全面，其應(yīng)用面比線材噴涂廣泛的多。 粉末火焰噴涂可在基體表面先噴上一層自放熱型粘結(jié)底層，由于噴涂過(guò)程中，粉末能和火焰反應(yīng)放出大量的熱，在基體表面產(chǎn)生局部微冶金結(jié)合，使涂層結(jié)合力大大提高。 也可以把兩種以上粉末材料按涂層設(shè)計(jì)要求方便地共混，制成

11、復(fù)合粉末，通過(guò)成分的調(diào)配、共混，可以得到復(fù)合涂層和梯度涂層和各種特殊功能的涂層。 粉末材料品種、門類繁多決定了粉末噴涂設(shè)計(jì)應(yīng)用的廣泛性。典型的應(yīng)用領(lǐng)域有： （）抗磨損涂層 可以從低溫（ -20 ）到高溫（ 800 以上）的很大范圍內(nèi)選擇和應(yīng)用熱噴涂涂層，提高另部件表面的耐磨性能。具體的抗磨功能可應(yīng)用于以下幾方面： 抗刮痕磨損和粘著磨損。這種磨損經(jīng)常發(fā)生在兩個(gè)相互接觸的表面彼此相對(duì)移動(dòng)，被磨損的表面脫落的碎片生產(chǎn)刮痕和粘附到另一個(gè)表面（活塞壞、導(dǎo)軌、柱塞等）。 耐磨粒磨損。這種情況常發(fā)生于硬質(zhì)表面在一個(gè)較軟的表面上滑動(dòng)，兩個(gè)表面之間存在有研磨的顆粒而生產(chǎn)磨損。紡織業(yè)纖維和絲線在表面上高速掠過(guò)，也

12、屬于這類磨損（軸瓦、鋼套、泥漿泵、紡織機(jī)件等）。 耐微振磨損。這種磨損為反復(fù)加載與卸載所形成的周期性的應(yīng)力造成，最終導(dǎo)致表面疲勞、開(kāi)裂和剝落，同時(shí)伴隨著粘著磨損和磨粒磨損（各種軸類、軸承、齒輪、鐵路鋼軌接頭等）。 耐氣蝕磨損。這種磨損為高速流動(dòng)的液流對(duì)表面的沖刺和氣泡爆破對(duì)表面的嚴(yán)重沖擊所引起。（如水輪機(jī)、汽輪機(jī)、泵、攪拌漿等） （）耐熱與抗高溫氧化涂層 這類涂層可以有目的地提高工件表面抗高溫性能，有效抵抗高溫情況下化學(xué)和物理作用引起的表面破壞，具體有： 熱障和燒蝕涂層。在部件與高溫環(huán)境之間形成一個(gè)隔熱層，有效阻止高溫金屬熔體對(duì)基體的侵蝕，同時(shí)避免基體燒蝕（液態(tài)鍋爐排渣口水冷壁管、煉鋼鐵高爐澆

13、口、火箭燃燒室內(nèi)壁等）。 高溫保護(hù)、屏蔽涂層，有效保護(hù)高溫環(huán)境下的金屬基體免遭高溫氧化和高溫腐蝕。 （）耐大氣腐蝕和介質(zhì)腐蝕涂層 這類涂層可以起到隔離和保護(hù)作用，阻止腐蝕，延長(zhǎng)腐蝕環(huán)境下各類機(jī)械、設(shè)備、管道、貯罐等的使用期限，減少損失。具體有 耐大氣腐蝕。如鹽霧、海洋性氣候、工業(yè)大氣、鄉(xiāng)村氣候等。 耐浸漬腐蝕，如鹽水、熱水、海水、工業(yè)用水等。 耐食品工業(yè)的腐蝕。如啤酒罐、牛奶、果汁等釀造類容器。 （）電、磁、光學(xué)涂層 這類涂層有導(dǎo)電、絕緣、超導(dǎo)等電性能，還有電磁、鐵磁和光的輻射、屏蔽、吸收和反射作用。 （）間隙控制和密封涂層 這是一類由金屬無(wú)機(jī)材料高分子材料復(fù)合制成的一類新型涂層，廣泛用于航空

14、、航天、能源等領(lǐng)域，用于提供嚴(yán)密的間隙和動(dòng)密封，大大提高和改善設(shè)備性能與運(yùn)作效率。當(dāng)這類涂層與配合部件接觸時(shí)，進(jìn)行控制性的優(yōu)先磨損，以保證最佳的間隙和封嚴(yán)效果。 （）尺寸恢復(fù)功能 熱噴涂層可以進(jìn)行局部噴涂，可根據(jù)基體材料特性和服役條件，選擇合適的噴涂層材料和工藝，恢復(fù)被磨損和加工超差的工件尺寸，修復(fù)廢舊機(jī)件，并可保證修復(fù)后的工件達(dá)到或超過(guò)新件的使用性能。 （ 3 ）爆炸噴涂方法 爆炸噴槍的示意圖見(jiàn)圖五。它與其它燃燒裝置不同。它是利用氧乙炔氣混合的爆炸能量。而不是靠平穩(wěn)的燃燒火焰。爆炸沖擊波將粉末材料以極高的速度沖擊到基體表面，由于速度高，沖擊力大，形成的涂層十分堅(jiān)硬、光潔、致密封（孔隙率 &l

15、t;2% ），結(jié)合強(qiáng)度高。 圖五、燃?xì)獗▏姌屖疽鈭D 爆炸噴涂適合于噴涂碳化物、氧化物類高熔點(diǎn)、高硬度涂層。由于爆炸噴涂對(duì)設(shè)備要求很嚴(yán)，自動(dòng)化程度高，、設(shè)備投資大，成本較高。一般只用于特殊要求的高性能涂層。 （ 4 ）超音速火焰噴涂方法 超音速火焰噴涂（也稱高速氧燃?xì)鈬娡浚┘夹g(shù)是近年來(lái)國(guó)際熱噴涂界研究的熱門領(lǐng)域，類似于爆炸噴涂，它是一種連續(xù)不斷的燃?xì)鈮嚎s、點(diǎn)燃、膨脹加速過(guò)程。超音速噴槍相對(duì)簡(jiǎn)單、小巧，可以手工操作。其噴槍結(jié)構(gòu)與工作原理見(jiàn)圖六。 圖六、超音速噴槍結(jié)構(gòu)及噴涂原理示意圖 超音速噴涂的特點(diǎn)是速度高（噴咀出口速度高達(dá)成 1500 米秒以上。熔滴打在工作上的速度大致在（ 700 1000

16、米秒），涂層致密度最高（孔隙率 <2% ），結(jié)合強(qiáng)度高，表面光潔度高，可以噴涂厚涂層（ 0.3 0.5mm ）。另一方面，超音速噴涂過(guò)程，粉末受熱溫度較低，特別適合于噴涂碳化鎢等易氧化、失碳和降解的硬質(zhì)耐磨涂層。涂層無(wú)相變現(xiàn)象，硬質(zhì)相保留率高。噴涂同類材料，比用等離子噴涂和火焰噴涂有更高的硬度和結(jié)合力。由于涂層致密、硬度高、結(jié)合力高、可靠性好，在航空、發(fā)電、石化工業(yè)等高溫、重載和腐蝕的苛刻工況下，超音速噴涂的應(yīng)用越來(lái)越多。 但是速度快、加熱時(shí)間短，對(duì)粉末材料的粒度、均勻性要求很高，制粉工藝難度大，成本較高。此外噴涂過(guò)程中，燃?xì)獾南牧恳埠艽螅虼四壳俺羲賴娡康膽?yīng)用范圍仍然受到制粉技術(shù)和

17、成本的制約。（ 5 ）電弧噴涂原理與特點(diǎn) 把需要噴涂的金屬或合金絲作為兩個(gè)自身消耗的線型電極，由電機(jī)通過(guò)變速驅(qū)動(dòng)，在噴槍前部相互碰撞、短路產(chǎn)生電弧（類似于電弧焊）。由于電弧的溫度高達(dá) 5000 5500 左右，足以迅速熔化線材。壓縮空氣使熔滴進(jìn)一步霧化，高速?zèng)_向基體，形成涂層。電弧噴槍的基本結(jié)構(gòu)合原理圖見(jiàn)圖七。   圖七、電弧噴槍結(jié)構(gòu)及噴涂原理示意圖 電弧噴涂的特點(diǎn)是電能加熱、成本低，電流電壓調(diào)節(jié)方便，一次掃描面積大，噴涂效率高，因此廣泛應(yīng)用于大型設(shè)備、管線、塔罐、大型露天鋼結(jié)構(gòu)（如橋梁、鐵塔、高速公路燈柱、標(biāo)牌等）的表面噴涂鋅、鋁絲長(zhǎng)效防腐涂層。近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的系列高鎳高鉻

18、合金絲、配套高效率的電弧噴涂裝置，已用于火電廠、造紙廠等大型燃煤、燃油鍋爐管道表面噴涂，抗高溫（ 400 900 ）氧化和高溫燃?xì)獾臒岣g，有效提高鍋爐管道的可靠運(yùn)行壽命，缺點(diǎn)是噴涂的線材有限。 （ 6 ）等離子噴涂原理與特點(diǎn) 隨著航空、航天技術(shù)發(fā)展對(duì)涂層的質(zhì)量和可靠性提出了更高要求，要求噴涂各種更高硬度、更高熔點(diǎn)的氧化物、碳化物類涂層，要求更高的溫度和噴涂速度，于是開(kāi)發(fā)出了等離子噴涂方法。等離子噴涂是采用等離子氣體（ Ar ）和氮?dú)猓?N 2 ），作為噴涂的熱源和高速、高壓氣流源。等離子噴槍的結(jié)構(gòu)及工作原理見(jiàn)圖八。 圖八、等離子噴槍結(jié)構(gòu)及噴涂原理示意圖 噴咀組成的同軸陰極和陽(yáng)極高頻放電，使惰

19、性氣體電離形成等離子體。被電弧加熱迅速膨脹的等離子體以極高的能量密度沖出噴咀，形成高達(dá) 8500 10000 的等離子弧急劇膨脹，使出口處的氣流速度也非常高，可達(dá) 500 600 米秒。在真空條件下，束流速度可達(dá)到三倍的音速。 粉末通過(guò)噴槍出口處的導(dǎo)管引入高能、高速的等離子“火焰”中，迅速加熱和熔化，以極高的速度噴射到基體表面，形成高結(jié)合強(qiáng)度和十分均勻、細(xì)密的高溫質(zhì)量涂層。表 2 是不同熱噴涂層性能的比較。                

20、;               涂層的物理性質(zhì) 涂層類型 熱噴涂方法 絲火焰噴涂 粉末火焰噴涂 電弧 等離子噴涂 粘結(jié)強(qiáng)度 Mpa 黑色金屬 有色金屬 自熔性合金 陶瓷 碳化物 28 30 20 30 28 30 20 30 70 以上 15 35 35 50 60 以上 40 以上 35 以上 35 以上 55 70 密度（重量 % ） 黑色金屬 有色金屬 自熔性合金 陶瓷 碳化物 85 85 85 85 100 85 85 90 90 92

21、95 92 95 硬度 黑色金屬 有色金屬 自熔性合金 陶瓷 碳化物 RC20 40 RB40 80 RC20 40 RB40 80 RC50 60 RC50 65 RC50 65 RC20 40 RB40 80 RC20 40 RB40 80 RC50 72 RC50 65 氣孔率 黑色金屬 有色金屬 自熔性合金 陶瓷 碳化物 高 高 高 RB40 80 高 無(wú) 高 中 中 低 低 低 低 涂層厚度限制 黑色金屬 有色金屬 自熔性合金 陶瓷 碳化物 小 無(wú) 小 無(wú) 小 中 中 小 無(wú) 小 無(wú) 0 0.35 0 0.35     等離子體的高溫足以瞬間熔

22、化目前已知的任何材料，從而使等離子噴涂的材料更為豐富，特點(diǎn)是噴涂高熔點(diǎn)陶瓷材料，等離子噴涂具有很大優(yōu)勢(shì)。由于噴涂粉末熔化充分，噴涂效率、粉末沉積率、涂層結(jié)合力和致密性都比火焰噴涂要好，因此等離子噴涂比火焰噴涂有更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。除了具備火焰粉末噴涂的全部應(yīng)用范圍外，由于涂層質(zhì)量高，更多地應(yīng)用于航空、航天、太空工程、海洋工程、原子能工程等尖端工業(yè)領(lǐng)域。隨著我國(guó)工業(yè)化水平的提高，等離子噴涂技術(shù)正向民用工業(yè)擴(kuò)展，已經(jīng)在能源、交通、紡織、電子、輕工、新材料等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 3、 熱噴涂技術(shù)的基本研究?jī)?nèi)容 熱噴涂技術(shù)的本質(zhì)是一種復(fù)合材料工藝，面對(duì)的是一個(gè)由基體材料界面表面涂層組成的系統(tǒng)。因此，要保證系

23、統(tǒng)的成功，則每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須保證，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的失敗。這也是熱噴涂技術(shù)的關(guān)鍵所在。熱噴涂技術(shù)的基本研究?jī)?nèi)容可分為設(shè)備、材料、應(yīng)用三大塊，從應(yīng)用的角度來(lái)看熱噴涂的研究和工藝過(guò)程一般包括以下幾個(gè)方面： （ 1 ）基體材料的表面準(zhǔn)備 基體的表面準(zhǔn)備是熱噴涂作業(yè)中非常重要的環(huán)節(jié)，涂層的結(jié)合質(zhì)量直接與表面的清潔度 粗糙度有關(guān)，必須根據(jù)基體材料的材質(zhì)類型和表面涂層的要求、噴涂材料的特性來(lái)正確地制備表面。表面制備有兩個(gè)目的，一是清潔基體表面，二是粗化表面以提高涂層和基體的粘結(jié)力。通常采用噴砂的方法可同時(shí)達(dá)到以上兩個(gè)目的。 （ 2 ）涂層結(jié)合力試驗(yàn)方法 涂層的結(jié)合強(qiáng)度是涂層系統(tǒng)的重要的指

24、標(biāo)，常用的試驗(yàn)方法有膠接拉脫法、杯突法、彎曲、扭轉(zhuǎn)法等結(jié)合力測(cè)試方法。隨著測(cè)試技術(shù)的不斷提高，目前各種新型試驗(yàn)方法不斷涌現(xiàn)，如聲發(fā)射劃痕法、連續(xù)載荷壓痕法、動(dòng)態(tài)循環(huán)加載接觸疲勞法等。 （ 3 ）涂層硬度測(cè)定 涂層的硬度測(cè)定分為宏觀硬度（洛氏表面硬度）和微觀硬度（顯微硬度和維氏硬度）。測(cè)定宏觀硬度時(shí)，對(duì)涂層的厚度有一定的要求。顯微硬度和維氏硬度可以對(duì)涂層中的基體相和硬質(zhì)相進(jìn)行分別測(cè)定，精確度較高，因此在熱噴涂層的硬度試驗(yàn)中被廣泛采用。 （ 4 ）涂層界面和表面性能的試驗(yàn) 涂層界面性能主要考慮由熱沖擊和涂層基體間熱膨脹系數(shù)不匹配等所產(chǎn)生的界面應(yīng)力，以及循環(huán)加載、接觸疲勞等，在界面產(chǎn)生的剪應(yīng)力會(huì)引起

25、的界面疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展。以上兩方面的因素都會(huì)加速涂層開(kāi)裂和剝落。 涂層表面性能則主要考核其各種功能性，如各種磨損試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、腐蝕和高溫氧化試驗(yàn)等。通常這些實(shí)驗(yàn)后，還需對(duì)涂層的成份、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行金相、電鏡、 X 射線衍射，電子探針等方面的微觀分析，最后對(duì)涂層性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。 （ 5 ）涂層性能研究 熱噴涂涂層的性能和整體結(jié)構(gòu)材料是很大區(qū)別的。例如，金屬涂層要比同一材質(zhì)的鑄、鍛材料硬度更高一些，因而其耐磨性更好一些。這是由于金屬熔滴高速?zèng)_擊基體變成薄片狀時(shí)迅速自淬火，使硬度增加。 涂層的強(qiáng)度包括界面結(jié)合強(qiáng)度和涂層內(nèi)聚強(qiáng)度。涂層結(jié)合強(qiáng)度是熔融粒子對(duì)粗糙表面的相互作用的結(jié)合機(jī)制。其結(jié)合機(jī)理大致有

26、三種類型：一是熔融粒子沖擊凹凸不平的表面，撞成扁平狀并隨表面一同起伏，主要是機(jī)械結(jié)合。另一種是在撞擊的過(guò)程中，出現(xiàn)擴(kuò)散或合金化時(shí)，即屬于冶金化學(xué)結(jié)合機(jī)制。第三種結(jié)合機(jī)制是熔滴和表面結(jié)合、侵潤(rùn)的非常好，相互之間接近得足以產(chǎn)生范德華力，這種結(jié)合叫做物理結(jié)合。熱噴涂層的結(jié)合強(qiáng)度通常是上述三種結(jié)合機(jī)制的組合。 涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度主要是顆粒與顆粒之間，以及每一遍噴涂層和層之間的粘接強(qiáng)度。同樣是上述的結(jié)合機(jī)理，并與噴涂工藝、噴涂材料密切相關(guān)。 （ 6 ）涂層的殘余應(yīng)力 熱噴涂層的另一個(gè)典型特征是噴涂過(guò)程中，涂層的冷卻與凝固產(chǎn)生的收縮在涂層基體界面出現(xiàn)殘余應(yīng)力，這種應(yīng)力在棱角和邊緣往往形成拉應(yīng)力，并會(huì)在邊界引起

27、裂紋，裂紋在一定的條件下，會(huì)發(fā)生擴(kuò)展最終造成涂層剝落。涂層材料的熱膨脹系數(shù)和涂層的厚度對(duì)殘余應(yīng)力影響很大的。一般來(lái)說(shuō)涂層越薄，則相應(yīng)的殘余應(yīng)力就越小。熱噴涂技術(shù)的定義、方法及涂層功能簡(jiǎn)介-2應(yīng)用范圍 2009-06-13 07:34:42 閱讀22 評(píng)論0 字號(hào)：大中小 32 涂層類別     噴涂材料噴涂而成的涂層依據(jù)它們的萬(wàn)分可以分為10個(gè)系列：    （1）鐵、鎳和鈷基涂層；    （2）自熔合金涂層；    （3）有色金屬涂層；    （

28、4）氧化物陶瓷涂層；    （5）碳化鎢涂層；    (6)碳化鉻和其他碳化物涂層；    （7）難熔金屬涂層；    （8）氧化物陶瓷涂層；    （9）塑料基涂層；    （10）金屬陶瓷涂層。    33 涂層功能    依據(jù)美國(guó)F. N. LONGO 對(duì)熱噴涂涂層的分類方法，涂層按功能可分為：    1） 耐磨

29、損涂層。包括抗粘著磨損、表面疲勞磨損涂層和耐沖蝕涂層。其中有些情況還有抗低溫（<538C）磨損和抗高溫（538843C）磨損涂層之分。    2） 耐熱抗氧化涂層。該種涂層包括高溫過(guò)程（其中有氧化氣氛、腐蝕性氣體、高于843的沖蝕及熱障）和熔融金屬過(guò)程（其中有熔融鋅、熔融鋁、熔融鐵和鋼、熔融銅）所應(yīng)用的涂層。    3） 抗大氣和浸漬腐蝕涂層。大氣腐蝕包括工業(yè)氣氛、鹽性氣氛、田野氣氛等造成的腐蝕；浸漬腐蝕包括飲用淡水、非飲用淡水、熱淡水、鹽水、化學(xué)和食品加工等造成的腐蝕。    4） 電導(dǎo)和電阻涂層

30、。該種涂層用于電導(dǎo)、電阻和屏蔽。    5） 恢復(fù)尺寸涂層。該種涂層用于鐵基（可切削與可磨削的碳鋼和耐蝕鋼）和有色金屬（鎳、鈷、銅、鋁、鈦及他們的合金）制品。    6） 機(jī)械部件間隙控制涂層。該種涂層可磨。    7） 耐化學(xué)腐蝕涂層。化學(xué)腐蝕包括各種酸、堿、鹽，各種無(wú)機(jī)物和各種有機(jī)化學(xué)介質(zhì)的腐蝕熱噴涂技術(shù)的定義、方法及涂層功能簡(jiǎn)介-1應(yīng)用范圍 2009-06-13 07:35:27 閱讀23 評(píng)論0 字號(hào)：大中小 前言     熱噴涂技術(shù)起始于本世紀(jì)初。起初，只是將熔化的

31、金屬用壓縮空氣形成液流，噴到被涂敷的基體表面上，形成一層膜狀組織。其噴涂溫度、熔滴對(duì)基體表面的沖擊速度及形成涂層的材料的性能構(gòu)成了噴涂技術(shù)的核心。熱噴涂技術(shù)的整個(gè)發(fā)展，基本上是沿著這三支主導(dǎo)線向前推進(jìn)的。溫度和速度取決于不同的熱源和設(shè)備結(jié)構(gòu)。從某種意義上說(shuō)，溫度越高、速度越快，越有利于形成優(yōu)異的涂層，這就導(dǎo)致了溫度和速度兩種要素在整個(gè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)調(diào)的局面。繁多的噴涂材料的可選擇性，是熱噴涂指數(shù)的另一種優(yōu)勢(shì)，它可以使不同設(shè)備的工作面被“點(diǎn)鐵成金、戴盔穿甲”。正是這三種要素，使熱噴涂成為真正具有疊加效果的獨(dú)特技術(shù)，它可以設(shè)計(jì)出所需的各種各樣性能的表面，獲得從一般機(jī)械維修，直到航天和生物工程等高技術(shù)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。    不久前，在日本神戶舉行的第十四屆國(guó)際熱噴涂會(huì)議上，將汽車、冶金和能源等工業(yè)領(lǐng)域作為熱噴涂技術(shù)深化應(yīng)用與重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的三大主題，表明這項(xiàng)技術(shù)在擴(kuò)充應(yīng)用中的新