表面喷涂强化技术

表面喷涂强化技术表面喷涂强化技术表面喷涂强化技术表面喷涂强化技术主讲：徐梦廓导师：朱世根教授点击添加标题热喷涂的定义及优点喷涂方法分类及工艺简介热喷涂材料热喷涂的涂层设计与应用热喷涂的定义利用热源将材料加热至熔化或熔融状态，借助气流高速雾化形成“微粒雾流”，沉积在经过预处理的工件表面，形成与基体紧密结合的涂层的一类技术称为热喷涂。热喷涂的作用•热喷涂技术在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的。热喷涂的优点设备轻便，可现场施工工艺灵活,,,,适应性强,,,,操作程序少,,,,修复快捷涂层厚度可以控制对基材加热温度较低,,,,工件变形小,,,,合金组织性能变化小适用各种基体材料的零部件热喷涂的分类电爆喷涂,,,,感应加热喷涂,,,,电容放电喷涂电弧喷涂,,,,等离子喷涂火焰喷涂,,,,爆炸喷涂,,,,超音速喷涂,,,,喷焊激光喷涂热源种类激光类电热法火焰类电弧类粉末火焰喷涂喷枪通过气阀分别引入燃料气（主要采用乙炔）和氧气，经混合后从喷咀喷出，产生燃烧火焰。合金粉末在高速氧气流的带动下由喷嘴射、、出，穿过燃烧火焰时被加热到熔化或半熔化状态，并高速撞击在已预处理的基体表面上，沉积为喷涂层。粉末火焰喷涂原理示意图1-1-1-1-氧、乙炔混合气；2-2-2-2-送粉气；3-3-3-3-喷涂粉末；4-4-4-4-喷嘴；5-5-5-5-火焰；6-6-6-6-涂层；7-7-7-7-基体1234568丝材火焰喷涂的原理示意图等离子喷涂在阴极和阳极（喷嘴）之间产生一直流电弧。该电弧把导入的工作气体加热电离成高温等离子体并从喷嘴喷出形成等离子焰。粉末由送粉气体送入等离子射流后被熔化、加速、喷射到以预处理的基体材料表面形成涂层。1234567等离子喷涂原理示意图1-1-1-1-喷涂粉末；2-2-2-2-工作气；3-3-3-3-阴极；4-4-4-4-阳极；5-5-5-5-等离子射流；6-6-6-6-基体；7-7-7-7-喷涂层;;;;主电源直流电源冷却水源水冷器预热器压力计流量计载粉气送粉器等离子枪控制台工作气ArHNHe22　电弧喷涂是将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，利用其端面产生的电弧作热源来熔化金属丝材，用压缩空气进行雾化的热喷涂方法。电弧喷涂原理示意图1-1-1-1-直流电源；2-2-2-2-金属丝；3-3-3-3-送丝滚轮；4-4-4-4-导电块；5-5-5-5-导电嘴；6-6-6-6-空气喷嘴；7-7-7-7-电弧；8-8-8-8-喷涂射流；9-9-9-9-涂层；10-10-10-10-基体电弧喷涂爆炸喷涂利用氧气和乙炔气点火燃烧，造成气体膨胀而产生爆炸，释放出热能和冲击波,热能使喷涂粉末熔化,冲击波则使熔融粉末以700～800m/s的速度喷射到工件表面上形成涂层。爆炸喷涂原理示意图基材喷涂材料喷射焰流火花塞冷却水粉末氮气氧气可燃气超音速喷涂的介绍燃料气体((((氢气,,,,丙烷,,,,丙烯或乙炔－甲烷----丙烷混合气体等))))或液体（航空煤油）与助燃剂（OOOO2222）以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸式燃烧，因燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀管获得超音速。同时通入送粉气（ArArArAr或NNNN2222），将金属粉沿送粉管送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件上形成涂层。超音速喷涂原理示意图几种喷涂方法的比较工艺方法工艺方法工艺方法工艺方法火焰喷涂火焰喷涂火焰喷涂火焰喷涂电弧喷涂电弧喷涂电弧喷涂电弧喷涂等离子喷涂等离子喷涂等离子喷涂等离子喷涂爆炸喷涂爆炸喷涂爆炸喷涂爆炸喷涂超音速火焰喷超音速火焰喷超音速火焰喷超音速火焰喷涂涂涂涂热源热源热源热源燃烧火焰燃烧火焰燃烧火焰燃烧火焰电弧电弧电弧电弧等离子弧等离子弧等离子弧等离子弧爆炸燃烧爆炸燃烧爆炸燃烧爆炸燃烧火焰火焰火焰火焰燃烧火焰燃烧火焰燃烧火焰燃烧火焰热源温度热源温度热源温度热源温度////℃2600260026002600～～～～31003100310031004000400040004000～～～～600060006000600010000100001000010000≈33003300330033003300330033003300粒子飞行速度粒子飞行速度粒子飞行速度粒子飞行速度////（（（（m/sm/sm/sm/s））））70707070～～～～12012012012080808080～～～～300300300300200200200200～～～～320320320320700700700700～～～～800800800800400400400400～～～～900900900900喷涂材料形状喷涂材料形状喷涂材料形状喷涂材料形状粉、线粉、线粉、线粉、线线线线线粉粉粉粉粉粉粉粉粉粉粉粉喷涂速度（喷涂速度（喷涂速度（喷涂速度（kg/hkg/hkg/hkg/h））））1010101030030030030010101010101010103333涂层厚度涂层厚度涂层厚度涂层厚度/mm/mm/mm/mm0.10.10.10.1～～～～55550.10.10.10.1～～～～33330.10.10.10.1～～～～1.51.51.51.50.050.050.050.05～～～～0.50.50.50.50.10.10.10.1～～～～1111涂层结合强度涂层结合强度涂层结合强度涂层结合强度/MPa/MPa/MPa/MPa10101010～～～～5050505010101010～～～～5050505030303030～～～～606060607070707055555555～～～～100100100100涂层孔隙率涂层孔隙率涂层孔隙率涂层孔隙率/%/%/%/%5555～～～～151515153333～～～～101010103333～～～～101010101111～～～～33331111～～～～5555涂层氧化程度涂层氧化程度涂层氧化程度涂层氧化程度中～高中～高中～高中～高中～高中～高中～高中～高低低低低较低较低较低较低低低低低热喷涂材料的要求•具有良好的使用性能。所选的喷涂材料能满足零部件表面工况要求。•具有良好的化学稳定性和热稳定性。•应和基体材料具有相近的热膨胀系数。•应具有良好的润湿性。热喷涂材料的用途目的目的目的目的喷涂材料喷涂材料喷涂材料喷涂材料耐蚀耐蚀耐蚀耐蚀金属金属金属金属锌、铝、锌锌、铝、锌锌、铝、锌锌、铝、锌----铝合金、不锈钢、铝合金、不锈钢、铝合金、不锈钢、铝合金、不锈钢、镍及其合金、自熔性合金、铜及镍及其合金、自熔性合金、铜及镍及其合金、自熔性合金、铜及镍及其合金、自熔性合金、铜及其合金。其合金。其合金。其合金。非金属非金属非金属非金属陶瓷、塑料陶瓷、塑料陶瓷、塑料陶瓷、塑料耐热耐热耐热耐热金属金属金属金属耐热钢（不锈钢等）、耐热合金耐热钢（不锈钢等）、耐热合金耐热钢（不锈钢等）、耐热合金耐热钢（不锈钢等）、耐热合金（含镍（含镍（含镍（含镍----铬合金）、自熔性合金。铬合金）、自熔性合金。铬合金）、自熔性合金。铬合金）、自熔性合金。非金属非金属非金属非金属陶瓷、金属陶瓷陶瓷、金属陶瓷陶瓷、金属陶瓷陶瓷、金属陶瓷耐磨损耐磨损耐磨损耐磨损金属金属金属金属碳钢、低合金钢、不锈钢、镍碳钢、低合金钢、不锈钢、镍碳钢、低合金钢、不锈钢、镍碳钢、低合金钢、不锈钢、镍----铬合金、自熔性合金（含碳化物铬合金、自熔性合金（含碳化物铬合金、自熔性合金（含碳化物铬合金、自熔性合金（含碳化物硬质合金）。硬质合金）。硬质合金）。硬质合金）。非金属非金属非金属非金属陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷发电系统•防护区域：锅炉四管（水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器（水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器（水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器（水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管）管）管）管）、风机叶轮、风机轴承、风机轮毂等。工作状态：高温腐蚀、高速磨粒磨损、海水侵蚀等。解决方法：喷涂耐磨耐蚀涂层。涂层材料：复合芯丝、金属陶瓷、高耐蚀合金。喷涂工艺：电弧喷涂、超音速喷涂、喷焊。使用效果：提高耐蚀耐磨寿命3-8倍。电厂锅炉四璧抗磨损腐蚀风能发电机组防腐喷涂混流式水轮机造纸行业•防护区域：辊、烘缸、储料槽。工作状态：物料磨损、介质腐蚀。解决方法：超音速喷涂WC-Co涂层、火焰喷涂、电弧喷涂耐蚀合金辊筒耐磨防腐喷涂烘缸耐磨防腐喷涂机械轴类零件•涂层功能：恢复尺寸、耐磨涂层材料：Ni、Fe、Co基合金工艺方法：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子弧喷涂、超音速火焰喷涂钢铁冶金行业炉辊喷涂HVOF喷涂处理后谢谢谢谢谢谢谢谢