表面工程学第六章 热堆焊.pdfVIP

涂层的结构 3 4 2 1 1. 粒子间互 相熔融区 2. 氧化膜 3. 不完全熔融 粒子 4. 气孔 5. 基材 5 涂层断面构造示意 热喷涂涂层结构  涂层是由无数变形粒子互相交错堆叠 在一起，形成一层堆积而成的层状结构。  涂层性能具有方向性，垂直和 平行涂层方向上的性能不一致。  涂层中伴有氧化物等夹杂，存 在部分孔隙，孔隙率4％－20％。 热喷涂涂层的结合强度 包括涂层与基材之间、涂层中颗粒与颗粒之间的结合，结 合形式有： （1） 机械结合：撞成扁平状的颗粒和凸凹不平的基材表面互 相嵌合(即抛锚效应)而结合在一起。 热喷涂涂层的结合强度 （2 ） 物理结合：熔融粒子的原子与基材表面原子之间距离达 到晶格常数范围时，产生范德华力，形成物理结合。 （3 ） 冶金-化学结合：熔融粒子撞击基材表面时释放出的能量 使喷涂材料与基材之间发生局部扩散和焊合，形成冶金结合。 如喷涂镍包铝复合粉末时的放热反应。 热喷涂的涂层与基材的结合主要以机械结合为主，结合强 度较差(70MPa) 。 6.1 热喷焊 6.1 热喷焊 采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分 熔化，实现涂层与基体之间、涂层内颗粒之间的冶金 结合，消除孔隙——热喷焊。 6.1.1 热喷焊工艺与热喷涂工艺的区别 （1） 1 ）工件表面温度：喷涂时工件表面温度250 ℃；喷焊要 900℃。 2 ）结合状态：喷涂层以机械结合为主；喷焊层是冶金结合。 3 ）粉末材料：喷焊用自熔性合金粉末，喷涂粉末不受限制。 4 ）涂层结构：喷涂层有孔隙，喷焊层均匀致密无孔隙。 5）承载能力：喷焊层可承受冲击载荷和较高的接触应力。 热喷焊技术的特点 喷焊与喷涂过程不同，基材表面层有轻微的熔化， 合金粉末在基材表面有一个重熔并铺展的过程。因此， 热喷焊特点有： (1)热喷焊层组织致密，冶金缺陷很少，与基材为 冶金结合，结合强度高。 (2)热喷焊材料必须与基材相匹配，喷焊材料和基 材范围比热喷涂窄得多。 (3)热喷焊工艺中基材变形比热喷涂大得多。 (4)热喷焊层的成分与喷焊材料的原始成分会有一 定差别。 6.1.2 常用热喷焊材料 自熔性合金粉末：利用合金中B 、Si元素的作用，获得高质量 的喷焊层。B 、Si的作用是： （1）降低合金熔点，扩大固液两相区 （熔点950～1200℃）。 （2 ）起到脱氧还原作用。 （3 ）起到造渣作用。 （4 ）利用B 、Si固溶强化、弥散强化、生成的金属间化合物以及 硼碳化合物等，提高合金的硬度和耐磨性。 （5 ）使自熔性合金有良好的喷焊工艺性能。 热喷焊材料分类 常用的热喷焊材料分为铁基、镍基、钴基和铜基四大类。 常用热喷涂材料 常用热喷焊材料种类 熔点／℃ 常用喷焊工艺 功 能 镍基自熔 NiCrBSi 950～1100 火焰、等离子喷焊 耐磨、耐热、耐蚀及耐气蚀焊层 性合金 NiCrBSi-WC 火焰、等离子喷涂 耐冲蚀焊层 钴基自熔 CoCrBSi 1050～1150 等离子喷焊 高温耐磨焊层 性合金 CoCrBSi-WC 等离子喷焊 耐高温冲蚀焊层 铁基自熔