四川表面热喷涂覆盖层

热喷涂原理

所谓热喷涂，就是利用某种热源，如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。

涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。

热喷涂由燃料气、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。

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。

热喷涂的分类，应以热源形式为主，在此基础上必要时可再冠以喷涂材料的形态（粉材、丝材、棒材）、材料的性质（金属、非金属）、能量级别（高能、高速）、喷涂环境（大气、真空、负压）等。

热喷涂可简明分为四大类，火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和特种喷涂。 四川表面热喷涂覆盖层

    镶样：具有高收缩率的冷镶嵌树脂可导致涂层损坏且基板附着性较差；由于收缩间隙，树脂不支持涂层，从而可导致涂层在研磨和抛光过程中层离。研磨和抛光：倒角可导致抛光不均匀，从而在后续错误地解读涂层密度（图7）。涂层与基板之间的起伏形成这可能被错误解读的阴影（图8）。对于以金相方式制备的喷涂层，如何评估真实的孔隙率仍然有争议，因为如果未正确执行金相研磨和抛光，可能引入不应在涂层结构中出现的人为失误。例如，在金属或金属/陶瓷涂层中，较软的金属在研磨过程中进入孔隙，如果未适当抛光，可能掩盖真实的孔隙率（参见图a-c）。相比之下，陶瓷涂层较脆，颗粒在研磨过程中离开表面。如果未彻底抛光，这些离开的颗粒将给人留下孔隙率高的错误印象（参见图d-f）。关于热喷涂层的制备建议由于存在许多不同的喷涂材料并且有时材料的组合不同寻常，因此了解正确的喷涂和基板材料十分重要。这有助于评估材料在经历机械磨损时的行为。由于不同喷涂工艺产生不同的涂层密度和结构，因此为了预估预期的孔隙度和氧化物含量，了解在具体样品使用的喷涂方法将有所帮助。切割：切割轮的选择基于基板材料，基板材料通常为金属。较松散结合（软）的切割轮优于密集结合。四川表面热喷涂覆盖层

等离子单丝喷涂技术原理：金属丝材为阳极，钨极为阴极，阳极和阴极之间产生高频率电弧，等离子气体(氦、氢、氮或其混合气体)流经电极之间被电离，产生几厘米长的等离子火焰(中心温度可高达16 000℃)。喷涂丝材进给至等离子火焰中心被迅速加热到熔融状态，并在雾化高压气体(氮气或压缩空气)的作用下高速喷打在已毛化处理的缸孔内壁，形成0.3～0.5 mm厚的涂层，据资料显示，喷涂技术能够实现缸孔摩擦系数降低20%～30%、机油耗降低50%、燃油耗降低2%～4%以及CO2排放降低2%～4%的效果，同时可减轻发动机重量，并提高缸孔耐腐蚀能力。

    上世纪90年代发展到一个崭新阶段，这一阶段的发展特点是：设备方面向高能、高焓、高速度方向发展；材料方面向系列化、标准化、商品化方向发展，以保证多功能高质量涂层的需要；工艺技术方面向机械化、自动化方向发展，如计算机控制、机械操作等；推广应用的着重点是：（1）紧紧抓住推广应用中的主要问题。各行业、各地区抓好量大面广的典型件进行推广应用，如：冶金行业的高炉风口、连铸机轧辊、炉底辊，电力行业的锅炉四管，煤炭行业的刮板机中部槽、液压支柱，机械行业的阀门，造纸行业的烘缸，纺织行业的罗拉、过丝轮，石YX业的钻杆、柱塞，制糖行业的底梳、面梳等。（2）抓大型关键设备的维修与强化，如：冶金行业的万吨油压机柱塞、炼铁厂的高炉大料钟、宝钢的高温炉辊、独山子炼油厂的燃气轮机叶片以及潍坊纯碱厂的二氧化碳压缩机汽缸，这些设备其价值都在百万元以上，甚至每天创造价值都在百万元以上，修复意义重大。（3）抓好进口零部件的维修与强化。近年来许多部门进口设备比较多，采用热喷涂技术进行修复与强化既可解决生产急需又可节约大量外汇。（4）开展社会主义大协作，对重大设备采取专家会诊，协作攻关。

    与基板层离镶样：镶嵌树脂渗透不足研磨和抛光：由于软材料拖尾和脆性材料凸起，难以确定和评估真实孔隙率解决方法：精密切割使用环氧树脂进行真空浸渍热喷涂层的标准化可再现制备方法热喷涂层的喷涂方法和应用在喷涂工艺中，涂层材料（线材或粉末）在喷枪的高温热源下熔化，通过火焰或等离子射流加速，然后投射到基板上。熔融和半熔融的颗粒流撞击到基板上，从而形成涂层。当颗粒击中工件时，便以机械方式固定到表面上，快速变形并冷却。单个颗粒通过机械互锁进行结合，在一些情况下通过冶金结合或扩散进行结合。高速颗粒可得到更好的结合效果并提高涂层密度。为了良好地附着到基板上，必须通过喷砂处理使表面变粗糙并进行彻底脱脂和清洁，之后才能进行喷涂。不同喷涂技术显示出不同的热源温度和不同的颗粒速度，对于具体应用，需要将这两方面与经济因素综合考量。下文简要描述了主要的喷涂技术，并介绍了所产生涂层的一些Z常见应用：火焰喷涂是Z古老的热喷涂层应用方法。涂层材料是被送入氧燃气体火焰中的线材或粉末。熔融和雾化的颗粒通过喷枪喷嘴以定向流的方式喷出。由于颗粒速度相对较低，氧暴露增加，因此这些涂层中的氧化物含量相对较高（图3）；附着性和密度适中。四川表面热喷涂覆盖层

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具体分析如下：①低碳钢：成本比较低，可实现喷涂涂层与常规活塞环的良好匹配;②中碳钢：喷涂涂层可改善缸孔耐磨性和抗腐蚀性，推荐采用氮化活塞环进行匹配;③高碳钢：喷涂涂层具有很高的耐磨性，常用于柴油发动机;④不锈钢：喷涂涂层具有极高的耐磨性及抗腐蚀性，常用于EGR技术发动机。目前，国内材料供应体系已非常成熟，大的粉末厂家均可制作销售。(2)喷涂工艺对于直径75mm、长度130mm的内孔，采用德国某公司的等离子单丝喷涂设备进行喷涂。 四川表面热喷涂覆盖层

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