热喷涂涂层的质量控制.pdf

热喷涂涂层的质量控制 中联西北工程设计研究院 扬作叉 热喷涂涂层的最终性能决定于它的微观结构，而微观结构则取决于喷涂材料及喷涂工 艺，材料的性质取决于制造工艺。颗粒尺寸，纯度，颗粒结构和形状．因此涂层的质量取决 于喷涂材料，喷涂工艺和喷涂设备。所以喷涂材料、喷涂工艺及喷涂设备是能制造出高质量 涂层的根本。要保证涂层质量应注意以下问题： 一、作好热喷涂前表面予处理是提高喷涂质量的关键，涂层要与基材结合良好．基 材表面必须是清洁的，并要有一定的粗糙度。净化和粗化的方法很多，方法的选择要考虑到 涂层的设计．工件材料、形状，原始表面状况，对涂层结合强度的要求等因素。前处理达不 到要求将导致涂层剥落或涂层达不到使用性能的要求．因此，前处理非常重要，对于这一点 应有一个明确的认识。 净化处理是使基材表面达到必要的清洁度，除去表面所有的污垢。净化处理关键在于 除去油脂，常用的方法有溶剂清洗、碱液除油、加热脱脂、喷砂净化等方法。粗化处理是使 净化后的基材表面形成均匀凹凸不平的租糙面，并控制到所要求的租糙度。粗化处理与净化 处理同样重要。经过粗化处理的表面才能和涂层产生良好的机械结合。常用方法有喷砂、电 拉毛、机械加工和喷涂自粘接金属底层。其他的粗化方法大家都很熟悉，我想说一下粘接底 层．所谓粘接底层就是利用某些金属喷涂材料能够在范围较宽的条件下，牢固的粘接在经过 一定粗化处理的表面，予先喷涂一层金属。为后续涂层提供清洁、粗糙、活性更高的表面， 从面起到提高涂层结合强度的作用．这一薄的涂层称为粘接底层。铝和镍铝复合粉是常用的 粘接底层材料。但铝的抗氧化性能差，在空气中不能用于31632以上的工作温度．Ni—Cr 合金或Cr-Ae合金(MCrAeY)比其他粘接材料具有更好的热冲击性能，适合用于1260。 一1316。的高温涂层。例如：上海瑞法公司在修复机床导轨时．涂层剥落，使用钼桔接底层 后，这一问题得到解决。粘接底层的厚度一般为8卜100pm．要全面复盖基体表面，过厚 的粘接底层对经济性或提高性能方面没有好处． =、热喷涂工艺是保证热喷涂涂层质量的主要措施： l、喷涂工艺参数的复杂性 (I)热喷涂涂层质量的工艺参数涉及到热源，材料、雾化、操作等方面、主要的工 艺参数十几个，甚至九下个，而且这些参数是彼此影响． (2)喷涂的方向性，每个方向都应喷到。要制备出致密的涂层．必须考虑到喷射柬 流的方向性，否则就会出现喷不到的部位，或在沿积过程中产生“遮蔽效应”，影响涂层质 量。 (3)喷涂微粒的均匀性和速度．微粒的飞行速度越大，涂层越致密，质量越好。囚 此现在开发出超音速火焰，超音速电弧，越音速等离子喷涂设备． 2、土要的热喷涂j=艺参数 虽然不同的热喷滁方法具体工艺规范有茸别、但什为共性的土要1艺参数项目相同。 热喷主要工艺参数 (1)热源参数 a、气体燃烧火焰：气体压力和流量 b、电弧：电弧电压及电流 c、等离子弧：离子气压力和流量。弧压及电流 (2)喷涂材料及供给参数 a、线线和棒材：直径及送丝速度 b、粉末：粒度、送粉量、送粉位置、载气压力及流量。 (3)雾化参数 a、雾化气体压力及流量、雾化喷咀的结构 (4)操作参数：喷涂距离、喷涂角度、喷枪移动速度、工件移动或旋转角度 (5)工作温度参数：予热温度、喷涂过程中的温度 (6)喷涂环境参数：环境气氛、环境气压。 热源参数是直接与喷枪有关的参数，它决定了热源的功率、温度、气氛和射流速度， 直接影响喷涂材料的加热熔化状况，因而影响喷涂效率、沈积效率和涂层质量，提高功率可 提高喷涂效率．降低单位喷涂量的能耗和生产成本，这是目前致力于发展大功率喷枪的原因 所在。火焰喷涂。氧气和乙炔的流量决定了火焰的性质和火焰的功率，对于射吸式喷枪、氧 气的压力高于乙炔的压力，火焰的功率取于乙炔流量一般通过提高混合喷咀的截面积和改进 喷咀的结构来提喷枪的功率。电弧喷涂时的电弧电压和电弧电流决定了电弧的功率，电弧电 压的选择主要取决于喷涂材料的性质，低熔点金属选择较低的电弧电压，电弧电流取决于喷 涂效率．即电弧功率愈大．喷涂效率愈高．等离子弧的热焓取决于喷枪的输入功率和等离子 气的流量，因此热源参数包括气体参数和电参数，气体参数指离子气的种类、压力和流量． 它们影响电弧