表面涂敷技術(shù)課件

第五章表面涂敷技術(shù)§5.1涂料與涂裝§5.2粘涂§5.3熱噴涂§5.4熱浸鍍表面涂敷技術(shù)：將涂料通過(guò)各種方法涂布于材料表面?！?.1涂料與涂裝

將有機(jī)涂料通過(guò)一定方法涂覆于材料或制件表面，形成涂膜的全部工藝過(guò)程，稱(chēng)為涂裝。

涂裝用的有機(jī)涂料是涂于材料或制件表面而能形成具有保護(hù)、裝飾或特殊性能(如絕緣防腐、標(biāo)志等)固體涂膜的一類(lèi)液體或固體材料之總稱(chēng)。

一、涂料①清漆：不含顏料的透明漆，由樹(shù)脂、溶劑及催干劑制成的涂料。②厚漆：由干性油、顏料混合而成的涂料。使用時(shí)用清油調(diào)到合適粘度。該漆干燥慢、漆膜軟，炎熱潮濕天氣有反粘現(xiàn)象。③調(diào)合漆：已調(diào)制好，不用加任何材料即可使用的涂料，分油性調(diào)和漆和磁性調(diào)和漆兩種。④磁漆(樹(shù)脂漆)：用清漆與著色顏料調(diào)配的色漆，有酚醛磁漆、醇酸磁漆等。常用涂料（油漆）⑤烘漆(烤漆)：涂于基體后需經(jīng)烘烤才能干燥成膜的漆。⑥水溶漆、乳膠漆：可用水作稀釋劑的涂料。水溶漆是以水溶性樹(shù)脂為主要成分的漆；乳膠漆是以乳膠(合成樹(shù)脂)為主要成分的漆。⑦大漆(天然漆)：特點(diǎn)是漆膜耐久性、耐酸性、耐油性、耐水性、光澤性均較好。⑧底漆：直接涂于基體表面作為面漆基礎(chǔ)的涂料，有環(huán)氧底漆、酚醛底漆等。⑨膩?zhàn)樱河筛鞣N填料加入少量漆料配制的糊狀物。主要用于底漆前，使基體表面平整。使涂料在被涂的表面形成涂膜的全部工藝過(guò)程稱(chēng)為涂裝工藝。涂裝工藝的一般工序如下：

涂前表面預(yù)處理→涂布→干燥固化二、涂裝工藝一般涂裝方法包括刷涂、淋涂、壓縮空氣噴涂、高壓無(wú)空氣噴涂等。

2.靜電涂裝法

3.電泳涂裝法（二）涂布幾種常用涂裝工藝①利用低壓(0.4-0.6MPa)壓縮空氣帶動(dòng)高壓泵，將涂料加壓

到10-20MPa的壓力，經(jīng)高壓噴槍的特殊噴嘴噴出形成涂層。特點(diǎn)：沒(méi)有一般壓縮空氣噴涂時(shí)的涂料微?；貫R及漆霧飛揚(yáng)現(xiàn)象；生產(chǎn)率高，比壓縮空氣噴涂提高幾倍至幾十倍。③適宜噴涂高粘度涂料，一次可獲100-300mm厚度涂層。高壓無(wú)氣噴涂大致分成以下種成膜類(lèi)型：（三）干燥固化

涂料主要靠溶劑蒸發(fā)以及熔融、縮合、聚合等物理或化學(xué)作用而成膜。

1.非轉(zhuǎn)化型2.轉(zhuǎn)化型3.混合型用膠粘劑將各種材料或制件連結(jié)成為一個(gè)牢固整體的方法，稱(chēng)為粘結(jié)或粘合。§5.2粘結(jié)與粘涂一、粘結(jié)

粘涂技術(shù)作為粘結(jié)技術(shù)的一個(gè)分支，是將特種功能的膠粘劑（通常是在膠粘劑中加入有機(jī)或無(wú)機(jī)填料，如二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和樹(shù)脂粉末）直接涂敷于材料表面，使之具有耐磨、耐蝕、耐熱、絕緣、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、防輻射等功能的一項(xiàng)新技術(shù)。主要用于零件的表面強(qiáng)化與修復(fù)，也可使其獲得某種特殊功能。二、粘涂

熱噴涂技術(shù)是采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源，使金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復(fù)合材料等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過(guò)高速氣流使其霧化，然后噴射、沉積到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的工件表面，從而形成附著牢固的表面層的加工方法。§5.3熱噴涂熱噴涂原理圖使零件表面獲得各種不同的性能，如耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗氧化、潤(rùn)滑等。工藝靈活。從小到10mm的內(nèi)孔到大型構(gòu)件的表面都可以進(jìn)行噴涂；既可以在室內(nèi)工作，也可以在野外進(jìn)行。應(yīng)用廣泛?？梢栽谠S多材料表面上進(jìn)行噴涂，如金屬、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等。涂層厚度可以控制，從幾十μm到幾厘米。可噴涂的材料多，如金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復(fù)合材料。生成效率高，每小時(shí)可噴涂數(shù)kg噴涂材料。工件受熱溫度在250℃以下，不會(huì)發(fā)生畸變或改變淬火組織。熱噴涂的特點(diǎn)按涂層加熱和結(jié)合方式分：噴涂：涂層與基體形成機(jī)械結(jié)合，基體不需熔化。噴熔：涂層經(jīng)再加熱重熔，涂層與基體互溶并擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。

熱噴涂表面修復(fù)噴涂合金層噴涂耐磨陶瓷熱噴涂陶瓷熱噴涂設(shè)備噴涂材料被加熱達(dá)到熔化或半熔化狀態(tài)；融滴霧化階段：噴涂材料熔化后，在高速氣流的作用下，熔滴被擊碎成小顆粒呈霧狀；飛行階段：細(xì)小的霧狀顆粒在氣流的推動(dòng)下向前飛行，顆粒獲得一定的動(dòng)能；在產(chǎn)生碰撞瞬間，顆粒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能付予基材，并沿預(yù)處理的凹凸不平表面產(chǎn)生變形，變形的顆粒迅速冷凝并產(chǎn)生收縮，呈扁平狀粘結(jié)在基材表面。一、熱噴涂基本原理（一）涂層形成過(guò)程和形成原理涂層形成分四個(gè)階段（二）涂層的結(jié)構(gòu)與特性噴涂層結(jié)構(gòu)示意圖1.涂層的層狀結(jié)構(gòu)：由大量相互平行的碟形粒子互相粘結(jié)而成；2.涂層的多孔結(jié)構(gòu)（孔隙率最高達(dá)25%）

：因粒子碰撞、變形和冷凝等過(guò)程的時(shí)間極短，；3.涂層中存在氧化物/氮化物夾雜：因與空氣接觸而造成，其數(shù)量取決于熱源、材料和噴涂條件；4.涂層的各向異性：層狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了各向異性。5.涂層中存在殘余應(yīng)力：涂層外層受拉應(yīng)力；基體，有時(shí)也包括涂層的內(nèi)層受壓應(yīng)力。6.當(dāng)涂層較厚或收縮率較高時(shí)，涂層中會(huì)產(chǎn)生裂紋。涂層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合強(qiáng)度低；良好的貯油和減摩性能；涂層的抗拉強(qiáng)度一般比基體低；硬度取決于噴涂材料、方法及工藝；涂層強(qiáng)度低、硬而脆；機(jī)加工性能差。涂層的性能特點(diǎn)二、熱噴涂材料熱噴涂材料按用途分類(lèi)熱噴涂工藝過(guò)程：表面預(yù)處理（脫脂去油、除銹、表面粗化）→預(yù)熱→噴底層（或過(guò)渡層）→噴工作層→后處理（如重熔、封閉等）三、熱噴涂工藝

火焰噴涂：利用各種可燃燒氣體放出的熱進(jìn)行的熱噴涂稱(chēng)火焰噴涂。目前應(yīng)用最廣泛的氣體是氧、乙炔。

電弧噴涂

等離子噴涂（二）常用的熱噴涂技術(shù)以氧－乙炔火焰作為熱源，把噴涂的線材或棒材以一定的方式送到火焰區(qū)加熱熔化，借助壓縮空氣使其霧化成顆粒，噴射到基體表面形成涂層。1.空氣通道2.燃料氣體3.氧氣4.線材或棒材5.空氣罩6.氣體噴嘴7.燃燒氣體8.熔融材料9.噴涂束流火焰噴射槍剖面圖124356789氣體火焰線材噴涂

以氧－乙炔焰為熱源，借助高速氣流將噴涂粉末吸入或火焰區(qū)，加熱到熔融或高塑性狀態(tài)，噴射到粗糙的工件表面形成涂層。

氣體火焰粉末噴涂火焰噴涂噴槍火焰噴涂l.噴熔原理

噴熔(或噴焊)也是利用氧-乙炔焰作熱源，用專(zhuān)用噴槍把合金粉末加熱到熔化狀態(tài)后噴到經(jīng)預(yù)處理的零件表面上，再用火焰使涂層重新熔化后熔焊在零件表面上。2.噴熔工藝過(guò)程零件噴熔前的預(yù)處理只需將零件表面清潔和進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度為200-250℃。一步法噴熔兩步法噴熔粉末火焰噴熔電弧噴涂示意圖

電弧噴涂的基本原理是將兩根被噴涂的金屬絲作自耗性電極，連續(xù)送進(jìn)的兩根金屬絲分別與直流的正負(fù)極相連接。在金屬絲端部短接的瞬間，由于高電流密度，使兩根金屬絲間產(chǎn)生電弧，將兩根金屬絲端部同時(shí)熔化，在電源作用下，維持電弧穩(wěn)定燃燒；在電弧發(fā)射點(diǎn)的背后由噴嘴噴射出的高速壓縮空氣使熔化的金屬脫離金屬絲并霧化成微粒，在高速氣流作用下噴射到基材表面而形成涂層。與火焰噴涂相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，60%-70%；生成效率高，電弧噴涂時(shí)兩根絲同時(shí)給進(jìn)，所以噴涂效率高，電弧噴涂的速度是火焰噴涂的三倍以上；噴涂成本低；涂層結(jié)合強(qiáng)度高；可以制備假合金涂層，只需利用兩根成分不同的金屬絲便可制備假合金涂層，獲得一些特殊的功能。電弧噴涂

等離子噴涂法是利用等離子焰的熱能將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并在高速等離子焰的作用下，高速撞擊工件表面，并沉積在經(jīng)過(guò)粗糙處理的工件表面形成很薄的涂層。涂層與母材的結(jié)合主要是機(jī)械結(jié)合。①防腐蝕：主要用于大型水閘鋼閘門(mén)、造紙機(jī)烘缸、煤礦井下鋼結(jié)構(gòu)、高壓輸電鐵塔、電視臺(tái)天線、大型鋼橋梁、化工廠大罐和管道的防腐噴涂。②防磨損：通過(guò)噴涂修復(fù)已磨損的零件，或在零件易磨損部位預(yù)先噴涂上耐磨材料。如風(fēng)機(jī)主軸、高爐風(fēng)口、汽車(chē)曲軸、機(jī)床主軸、機(jī)床導(dǎo)軌、柴油機(jī)缸套、油田鉆桿、農(nóng)用機(jī)械刀片等。③特殊功能層：通過(guò)噴涂獲得表層某些特殊性能，如耐高溫、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、防幅射等，在航空航天和原子能等部門(mén)應(yīng)用較多。四、熱噴涂的應(yīng)用熱噴涂技術(shù)在曲軸等軸類(lèi)零件中的應(yīng)用熱噴涂技術(shù)在曲軸等軸類(lèi)零件中的應(yīng)用熱噴涂技術(shù)在曲軸等軸類(lèi)零件中的應(yīng)用熱噴涂技術(shù)在曲軸等軸類(lèi)零件中的應(yīng)用熱噴涂技術(shù)在曲軸