熱噴涂材料表面技術綜述畢業(yè)論文

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1、熱噴涂材料表面技術綜述童蕾鳴金屬材料工程摘要：本文重點介紹熱噴涂技術的原理、發(fā)展和應用，并討論熱噴涂各種方法如火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和冷噴涂。對于每一種噴涂方法，都從基本的原理開始，進而討論所需的材料、設備、工藝參數，并且對每種熱噴涂技術的應用進行了介紹。本文對熱噴涂技術做了歸納性的總結，對各種噴涂技術進行了對比，并指出了目前熱噴涂技術中存在的主要問題，對以后的發(fā)展方向和趨勢進行了展望。關鍵詞：火焰噴涂，電弧噴涂，等離子噴涂1.熱噴涂技術簡介熱噴涂技術是十分重要的表面處理方法。熱噴涂技術是一種將涂層材料利用高速

2、氣流將其噴射到材料表面，用于提高設備或構件表面耐磨損、耐腐蝕、耐高溫和隔熱等性能，并能對由于磨損、腐蝕或者加工引起的零件尺寸減小進行修復的一種表面處理工藝。其具體應用包括材料表面性能的改善（耐磨、耐蝕和隔熱等）、失效零件的功能恢復及幾何尺寸的修復，可節(jié)省能源和避免材料的浪費，從而廣泛應用于航空航天、機械制造、石油化工以及核電站用領域的拓展，尤其在惡劣工況下的應用需求，對涂層的質量提出了更高的要求，包括涂層的致密度、與基體的結合強度等。2.熱噴涂基體的預處理因為基材最初的表面情況直接影響著涂層的質量及性能，為了增強基材與

3、涂層的結合強度，要對熱噴涂基材表面進行預處理。很多熱噴涂涂層與基體的結合主要是機械的結合，實際上涂層的組成物與材料基體表面粘附之前會與基體發(fā)生碰撞，從而會產生形變，因此為了使涂層與基材結合能力更強就必須提高基材表面的潔凈程度，同時也增強拋錨作用。如下所述的是預處理的基本要求：清潔所有表面銹斑、油污及其它污垢；為了增強基體與涂層的結合強度，通過粗化處理可以使表面的不平度得到加強；為了讓表面處在低硬度、低應力的狀態(tài)下，要將原來的硬化層清除，并且要去除會導致應力集中的元素；要做好不噴涂區(qū)域的保1護工作，工件在進行噴涂之后要保

4、證的其尺寸的精度；使基材表面粗糙化和凈化是熱噴涂基體預處理的主要內容，根據工件的不同狀況可能還要進行工件表面預加工、粘結底層、預熱和非噴涂面保護等。主要敘述以下三方面：2.1表面預加工在噴涂之前，為了提供適合的基材表面，并且提高噴涂之后工件的尺寸精度，有些工件首先得進行車削以及磨削等表面加工，要清楚工件上的原始噴涂層，減弱或消除基材表面的不均勻磨損，并且對涂層的厚度進行預留等。同時預加工具有凈化作用，去除基材表面污物，為了增強結合強度，也可以在噴涂前進行機械粗化處理。表面預加工包括車、磨、刨和銑等機械加工方法，對于有些

5、工件需要進行機械打磨，使用鏟刀、刃具或者電動磨具進行清理。2.2表面凈化處理一般情況下金屬表面都存在不均勻附著物及污垢薄層，為了去除這些表面污垢，就要對工件表面凈化。這些不均勻附著物及污垢會對涂層與基體的結合力和涂層質量產生影響，表面凈化處理一定要去除基材表面油脂及其他污垢薄層。2.3表面粗化處理為了增大基體表面的不平度，同時增強涂層與基體的結合強度就要進行粗化處理，為了增強基體與涂層的結合力，可以使噴涂顆粒處于交疊并且連鎖形態(tài)。一般用粗糙度來評定基材表面的粗化程度。在熱噴涂預處理中的粗化方法中，使用最廣泛的是噴砂。3

6、.火焰噴涂3.1火焰噴涂的技術和優(yōu)缺點火焰噴涂利用氧和可燃性氣體燃燒產生的火焰，將噴涂材料加熱到半熔化或者熔化的狀態(tài)，并以一定的速度噴向待噴涂的材料表面，形成具有一定特殊性能的噴涂層。在粉末火焰噴涂的設備中，氣體從軸向進入，粉末可以從軸向或者沿垂直于噴槍的方向送進，顆粒在燃氣和氧氣燃燒形成的火焰中被加熱熔化，并在軸向被加速射向工件表面。在絲材或者棒材等線材火焰噴涂設備的噴槍中，同樣噴涂材料是被燃氣和氧氣形成的火焰加熱熔化，并被壓縮空氣霧化形成液滴狀，大量的液滴形成束流噴向工件表面?；鹧鎳娡烤哂泄に嚦墒?、設備簡單、適應性

7、2強、操作靈活、經濟性好和噪聲小等特點。目前已經發(fā)展成熱噴涂技術中應用最為廣泛的一種噴涂工藝?；鹧鎳娡績?yōu)點有：適用的范圍廣泛：在一般的金屬、非金屬基體上均可以進行噴涂，通常對基體的形狀和尺寸沒有過多要求；噴涂材料廣泛：金屬、陶瓷、合金和復合材料都可作為噴涂材料；涂層有儲油潤滑性能：涂層多孔組織有儲油潤滑性；火焰噴涂對基體影響?。夯w表面受熱溫度大致為200-250℃，整體溫度約為70-80℃，所以對基體影響小，基體組織變形小?；鹧鎳娡康娜秉c有：涂層與基體的結合強度比較低，不能承受較大的載荷；火焰噴涂工藝受到多種條件影響

8、，涂層的質量沒有有效的檢測方法針對火焰噴涂的不足，為了增強基材與涂層的結合強度，我們不斷發(fā)展熱噴涂工藝，我們采用壓縮空氣的方法或者采用氣流加速裝置來提高顆粒的噴射速度，通常情況下壓縮氣流為空氣，可以改為惰性氣體作為壓縮氣流的氣體，這樣可以降低涂層的氧化程度，但是成本有所提高。圖1火焰噴涂的火焰形貌3.2火焰噴涂的材料與設備噴涂材料