表面工程技术实验指导.pdfVIP

先进修复及再制造技术

综合实验报告

班级：

学号：

姓名：

指导老师：

20年月日

实验一等离子喷涂工艺试验

一、实验目的

1.熟悉表面预处理设备及等离子喷涂设备组成；

2.掌握等离子喷涂技术的基本原理；

3.通过实际的操作过程，熟悉表面预处理及等离子喷涂工艺过程。

二、实验内容

1.观察并熟悉喷砂工艺过程，掌握工艺参数的控制；

2.观察并熟悉等离子喷涂工艺过程，掌握工艺参数的控制。

三、实验仪器、设备及材料

1.喷砂设备一套；

2.GP-80型等离子喷涂设备一套（a.等离子喷涂控制柜一台；b.送粉装置一台；

c.电源一台；d.水冷装置一台；d.PQ-1S外圆喷枪一只；e.氩气、氢气各一只）；

3.涂层测厚仪一台或千分尺一只；

4.喷涂粉NiCrAl、AlO若干。

23

四、实验原理

等离子体是物质存在的第四种状态。等离子喷涂通过等离子喷枪来实现，喷

枪的喷嘴（阳极）和电极（阴极）分别接电源的正、负极，喷嘴和电极之间通入

工作气体，借助高频火花引燃电弧。电弧将气体加热并使之电离，产生等离子弧，

气体热膨胀由喷嘴喷出高速等离子射流。送粉气将粉末从喷嘴内（内送粉）或外

(外送粉)送入等离子射流中，被加热到熔融或半熔融状态，并被等离子射流加速，

以一定速度喷射到经预处理的基体表面形成涂层。图1-1是等离子喷涂原理图。

1－工件；2－喷涂层；3－前枪体；4－冷却水出口；5－等离子气进口；6－绝缘

套；7－冷却水进口；8－钨电极；9－后枪体；10－送粉口

图1-1等离子喷涂原理图

五、实验步骤

1.表面预处理：将工件表面去油除漆，采用喷砂进行预处理，保持一定的粗

糙度；

2．预热：将工件预热至80-120℃，有助于表面分子活化能增加，提高分子

的扩散能力，保证涂层与基体表面的有效结合；

3.喷涂过程：

1）喷打底层：在经过预处理的试样表面喷涂0.1-0.15mm厚的NiCrAl粉；

2）喷表面层：将送粉器中的打底粉倒出并将送粉器清洗干净，倒入面层喷

涂粉，按照试验要求喷涂0.15-0.40mm厚的面层；

4.将喷涂后的试样进行涂层表面观察、厚度测试，记录结果。

六、实验过程记录

由于实验室用于等离子喷涂的设备有故障，老师只是讲解了实验原理后，

带我们观看实验设备，结合试验设备讲解工作原理以及工艺过程。

七、实验分析

1.影响等离子喷涂质量的各种影响因素及其影响规律。

①输入功率和电参数：确保粉末熔化良好，防止出现生粉。

②等离子气体的选择：

氮气：热焓高，价格低廉，是等离子喷涂主要工作气体。

氩气：易于引弧，等离子弧稳定，有很好的气体保护作用。

氢气：可作为辅助气体起到提高热焓和防氧化的作用。

③供粉：供粉速度必须与输入功率相适应，过大，会出现生粉（未熔化），

导致喷涂效率降低；过低，粉末氧化严重，并造成基体过热。

④喷涂距离：喷涂距离过大，粉粒的温度和速度均将下降，结合力、气孔、

喷涂效率都会明显下降；过小，会使基体温升过高，基体和涂层氧化，影响涂层

的结合。在机体温升允许的情况下，喷距适当小些为好。

⑤喷涂角：指的是焰流轴线与被喷涂工件表面之间的角度。该角小于45

度时，由于“阴影效应”的影响，涂层结构会恶化形成空穴，导致涂层疏松。

⑥喷枪与工件的相对移动速度：移动速度快些为好，可防止一次喷涂过厚

导致涂层内应力过大，还可避免局部过热。

2.等离子喷涂的应用范围及优缺点。

①应用范围：1）耐磨、减磨涂层；2）耐蚀涂层；3）抗高温氧化、抗

高温气流冲刷、热障涂层；4）制造金属、陶瓷类高熔点复合材料。