第4章-熱噴涂技術(shù)課件

第4章熱噴涂技術(shù)教材：《材料表面工程技術(shù)》李慕勤化學(xué)工業(yè)出版社第4章熱噴涂技術(shù)教材：4.1熱噴涂的原理和特點(diǎn)

4.1.1熱噴涂的定義熱噴涂技術(shù)是使用某種方式的熱源，使噴涂材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，用高壓氣流將其霧化，并以一定速度噴射到經(jīng)過預(yù)處理的零件表面，從而形成涂層的技術(shù)4.1熱噴涂的原理和特點(diǎn)4.1.1熱噴涂的定義

4.1.2熱噴涂基本原理（1）熱噴涂的基本過程噴涂材料的熔化熔化的噴涂材料的霧化粒子的飛行階段粒子的噴射階段4.1.2熱噴涂基本原理（1）熱噴涂的基本過程涂層的形成撞擊，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，同時(shí)粒子在凹凸不平表面發(fā)生變形，形成扁平狀粒子，并迅速凝固成涂層。重復(fù)上述過程沖擊碰撞變形凝固-收縮涂層的形成撞擊，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑫r(shí)粒子在凹凸不平表面發(fā)生（2）涂層的結(jié)構(gòu)利用熱源將噴涂材料融化或軟化，借助熱源本身動(dòng)力或外加的壓縮空氣流，將噴涂材料霧化成微粒，形成快速的離子流，然后噴射到基材表面獲得表面涂層。雖然熱噴涂方法多，但噴涂過程、涂層形成和涂層結(jié)構(gòu)基本相同主要取決于形成過程（2）涂層的結(jié)構(gòu)利用熱源將噴涂材料融化或軟化，借助熱源本身動(dòng)123451.粒子間互相熔融區(qū)2.氧化膜3.不完全熔融粒子4.氣孔5.基材涂層斷面構(gòu)造示意123451.粒子間互涂層斷面構(gòu)造示意（3）涂層結(jié)合方式包括涂層與基材的結(jié)合（結(jié)合力）及涂層之間的結(jié)合（內(nèi)聚力）。涂層與基體間的結(jié)合機(jī)理，未有統(tǒng)一定論機(jī)械結(jié)合，又稱拋錨效應(yīng)。與表面粗糙程度密切相關(guān)。越粗糙，結(jié)合力越好。物理結(jié)合。界面兩側(cè)緊密接觸的距離達(dá)到原子晶格常數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)生范德華力，提高基體與涂層的結(jié)合強(qiáng)度。要求表面干凈且處于活化狀態(tài)。噴砂可使基體表面異常清潔并處于高活性，噴砂后立即噴涂擴(kuò)散結(jié)合。撞擊時(shí)高溫使接觸界面發(fā)生相互擴(kuò)散，結(jié)果是界面兩側(cè)微小范圍內(nèi)形成一層固溶體或金屬間化合物，增加涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度。冶金結(jié)合?；w預(yù)熱，或噴涂粒子具有高的熔化潛熱，或噴涂粒子本身發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)，熔融態(tài)的粒子與局部熔化的基體間發(fā)生“焊合”現(xiàn)象，形成微區(qū)冶金結(jié)合。不太強(qiáng)（3）涂層結(jié)合方式包括涂層與基材的結(jié)合（結(jié)合力）及涂層之間的涂層間結(jié)合：以機(jī)械結(jié)合為主，物理結(jié)合、擴(kuò)散結(jié)合、冶金結(jié)合、晶體外延結(jié)合等綜合作用也有一定效果涂層間結(jié)合：以機(jī)械結(jié)合為主，物理結(jié)合、擴(kuò)散結(jié)合、冶金結(jié)合、晶（四）涂層殘余應(yīng)力當(dāng)熔融顆粒碰撞基體表面時(shí)，在產(chǎn)生變形的同時(shí)，受到激冷而凝固，從而產(chǎn)生微觀收縮應(yīng)力，涂層的外層受拉應(yīng)力；基體，有時(shí)也包括涂層的內(nèi)層則產(chǎn)生壓應(yīng)力。涂層的這種殘余應(yīng)力是由噴涂熱條件及噴涂材料與基體材料物理性質(zhì)的差異所造成的，它影響涂層質(zhì)量；而且這種應(yīng)力隨涂層厚度的加大而增加，最終導(dǎo)致涂層斷裂或從基體上剝離。以不同的熱膨脹或熱接觸引起的應(yīng)力，可以通過控制基體溫度而減少到某種程度。最好還是進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以使應(yīng)力分散，并限制其收縮應(yīng)變，如吹砂后的粗糙表面能抑制和控制這種收縮應(yīng)變。較大的粗糙度，即宏觀粗化，如開溝槽、車螺紋等，不但有助于涂層結(jié)構(gòu)的形成，而且可以使收縮應(yīng)力限制在局部范圍內(nèi)，亦能使片狀涂層結(jié)構(gòu)折疊，從而進(jìn)一步分散應(yīng)力。（四）涂層殘余應(yīng)力當(dāng)熔融顆粒碰撞基體表面時(shí)，在產(chǎn)生變形的同時(shí)薄涂層一般比厚涂層更加經(jīng)久耐用。噴涂方法和涂層結(jié)構(gòu)也影響涂層應(yīng)力水平。致密涂層中的殘余應(yīng)力比疏松涂層的要大。涂層應(yīng)力大小還可通過調(diào)整噴涂工藝參數(shù)進(jìn)行控制，但更有效的方法是通過涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用梯度過渡涂層可大大降低殘余應(yīng)力。薄涂層一般比厚涂層更加經(jīng)久耐用。4.1.3熱噴涂的種類和特點(diǎn)1、種類——主要根據(jù)熱源分類氣體燃燒熱源：線材火焰噴涂、棒材火焰噴涂、粉末火焰噴涂、超音速火焰噴涂、粉末火焰噴涂氣體放電熱源：電弧噴涂、等離子噴涂、等離子噴焊電熱熱源：電容放電噴涂、感應(yīng)加熱噴涂爆炸熱源：燃?xì)庵貜?fù)爆炸噴涂、線材電爆噴涂激光熱源：激光噴涂、激光噴焊4.1.3熱噴涂的種類和特點(diǎn)1、種類——主要根據(jù)熱源分類（2）熱噴涂特點(diǎn)適用面寬熱噴涂材料種類廣泛。金屬及其合金、陶瓷、塑料、尼龍以及他們的復(fù)合材料都可用作噴涂材料。工藝靈活基體材料使用范圍廣。幾乎所有的固體材料表面都可以熱噴涂，一般也不受零件尺寸及場(chǎng)地的限制，即可進(jìn)行大面積噴涂，也可進(jìn)行局部噴涂。基體變形小基體材料受影響小。噴涂時(shí)可使基體控制在較低溫度，所以基體變形小，組織和性能變形小，保證了基體質(zhì)量基本不受影響。厚度可調(diào)涂層厚度可以控制。涂層厚度從幾十微米到幾微米，可根據(jù)要求確定。生產(chǎn)率高大多數(shù)都能達(dá)到每小時(shí)數(shù)千克的噴涂量，生產(chǎn)率甚至可超過50kg/h操作環(huán)境較差。存在粉塵、鹽霧和噪音等問題，因此需要加強(qiáng)防護(hù)措施。（2）熱噴涂特點(diǎn)適用面寬熱噴涂材料種類廣泛。金屬及其4.2熱噴涂材料4.2.1熱噴涂材料的分類及特點(diǎn)熱噴涂材料是涂層的原始材料，在很大程度上決定了涂層的物理和化學(xué)性能。（1）熱噴涂材料的分類（2）熱噴涂材料的特點(diǎn)4.2熱噴涂材料4.2.1熱噴涂材料的分類及特點(diǎn)分類：①線材：噴涂設(shè)備簡單，操作方便，耗能少，成本低，工藝因素影響小，涂層質(zhì)量穩(wěn)定。②粉末：不受線材成型工藝的限制，成本低，來源廣，組元間可按任意比例調(diào)配，組成各種組合粉、復(fù)合粉，從而得到相圖上存在或不存在的相組織，獲得某些特殊性能。特點(diǎn)：①熱穩(wěn)定性好：熱噴涂材料在噴涂過程中，必須能夠耐高溫，即在高溫下不改變性能。②使用性能好：根據(jù)工件要求，所得涂層應(yīng)該滿足各種使用要求，即噴涂材料也必須具有相應(yīng)性能。③潤濕性好：潤濕形好，則得到的涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高，自身密度好，且涂層也平整。④固態(tài)流動(dòng)性好（粉末）：流動(dòng)性（與粉末形狀，濕度，粒度有關(guān)）好，才能保證送粉的均勻性。⑤熱膨脹系數(shù)合適：若涂層與工件熱膨脹系數(shù)相差甚遠(yuǎn)，則可能導(dǎo)致工件在噴涂后冷卻過程中引起涂層龜裂。分類：4.2.2熱噴涂線材線材是最早應(yīng)用的熱噴涂材料，只有塑性好的材料才能做成線材。熱噴涂線材包括非復(fù)合噴涂線材和復(fù)合噴涂線材。（1）非復(fù)合噴涂線材只含一種金屬或合金，通過普通拉拔方法制成。常見的有①Zn及Zn合金噴涂絲②Al及Al合金噴涂絲③Cu及Cu合金噴涂絲④Ni及Ni合金噴涂絲⑤不銹鋼噴涂絲⑥Mo噴涂絲⑦碳鋼及低合金鋼噴涂絲4.2.2熱噴涂線材線材是最早應(yīng)用的熱噴涂材料，只有塑性好的①Al及Al合金：一般為純Al或Al-Si合金線材，主要用于腐蝕保護(hù)，抗高溫氧化。②Zn及Zn合金：一般為Zn或Zn-Al合金線材，主要用于大氣及水中的腐蝕防護(hù)。③Cu及Cu合金：一般純Cu絲用于導(dǎo)電及塑像工藝品，黃銅絲主要用于修復(fù)、耐磨、裝飾,鋁青銅用于酸性介質(zhì)中的耐蝕涂層。④Ni及Ni合金：一般為Ni及Ni-Cr,Ni-30%Cu（蒙乃爾合金），主要用于耐蝕、耐磨、耐高溫氧化。⑤Sn及Sn合金：主要用于軸承，軸瓦等滑動(dòng)部件的耐磨涂層。⑥Fe及Fe合金：普通碳鋼絲，低合金鋼絲等主要用于修復(fù)和耐磨；不銹鋼絲用于防腐蝕，F(xiàn)e-Cr-Al絲主要用于抗高溫氧化。⑦Pb及Pb合金：主要用于滑動(dòng)耐磨涂層和防護(hù)涂層。⑧Mo：主要用于打底層和耐濃鹽酸涂層。①Al及Al合金：一般為純Al或Al-Si合金線材，主要用于（2）復(fù)合噴涂線材復(fù)合噴涂線材就是把兩種或兩種以上的材料復(fù)合而制成的噴涂線材，復(fù)合噴涂線材中大部分是增效復(fù)合噴涂線材，即在噴涂過程中不同組元相互發(fā)生熱反應(yīng)生成化合物，反應(yīng)熱與火焰熱相疊加，提高了熔滴溫度，達(dá)到基體后會(huì)使基體局部熔化產(chǎn)生短時(shí)高溫?cái)U(kuò)散，形成顯微冶金結(jié)合，從而提高結(jié)合強(qiáng)度。常用的有：Ni-Al復(fù)合絲、Al-Cr,Al-Nb,Al-Ta,Al-B,Al-Ni-WC,Al-Ni-Cr,Al-Ni-Al2O3等線材。利用組員對(duì)放熱反應(yīng)，再加入其它強(qiáng)化組元可制成自結(jié)合一步噴涂絲。這種絲的特點(diǎn)是兼有打底層及工作層的性能，利用放熱方法可使涂層結(jié)合牢固，又因其它組元的強(qiáng)化作用而得到高的綜合性能。如不銹鋼－Ni/Al絲、Ni－Al－Mo絲等。（2）復(fù)合噴涂線材制造復(fù)合噴涂線材常用的復(fù)合方法有：①絲-絲復(fù)合法：將各種不同的組分的絲絞、軋成一股。②絲-管復(fù)合法：將一種或多種金屬絲穿入某種金屬管中壓軋而成。③粉-管復(fù)合法：將一種或多種粉末裝入金屬管中加工成絲。④粉-皮壓結(jié)復(fù)合法：將粉末包在金屬殼內(nèi)加工成絲。⑤粉-粘合劑復(fù)合法：把多種粉末用粘合劑混合擠壓成絲。制造復(fù)合噴涂線材常用的復(fù)合方法有：4.2.3熱噴涂粉末1、非復(fù)合噴涂粉末①金屬及合金粉末：大量應(yīng)用的合金粉末主要是Ni基、Fe基、Co基、Cu基合金粉末，一般都可用水霧法、氣霧法或其它方法制得。噴涂合金粉末（也稱冷噴合金粉末）：這種粉末不需要或不能進(jìn)行重熔處理。按其用途分為打底層粉末和工作層粉末。打底層粉末用來增加涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度；工作層粉末保證涂層具有所要求的性能。噴熔合金粉末（又稱自熔性合金粉末）：因合金中加入了強(qiáng)烈的脫氧元素（如Si.B），在重熔過程中她們優(yōu)先與合金粉末中的氧和工件表面的氧化物作用，生成低熔點(diǎn)的鵬硅酸鹽覆蓋在表面，防止液態(tài)金屬氧化，改善對(duì)基體的潤濕能力，起到良好的自熔劑作用。4.2.3熱噴涂粉末1、非復(fù)合噴涂粉末②陶瓷材料粉末：熱噴涂陶瓷粉末主要是指金屬氧化物（如Al2O3、TiO2等）、碳化物（如WC、SiC等）、硼化物（如ZrB2、CrB2等）、硅化物（如MoSi2等）、氮化物（如VN、TiN等）。③塑料粉末：塑料涂層具有美觀、耐蝕的性能，有熱塑性（受熱熔化或冷卻時(shí)凝固，如聚乙烯，尼龍粉等）和熱固性（受熱產(chǎn)生化學(xué)變化，固化成型，環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂等）兩類。②陶瓷材料粉末：熱噴涂陶瓷粉末主要是指金屬氧化物（如Al2O2、復(fù)合噴涂粉末復(fù)合粉末是指單顆粒由兩種或兩種以上不同成分的固相材料所組成，并存在明顯的相界面，組元間一般為機(jī)械組合。其分類為：①包覆型粉：由一種或幾種成分作為外殼，均勻連續(xù)或星點(diǎn)間斷地包覆由一種或幾種成分組成的核心的粉體，包覆層與核心的重量比可從1%～99%，包覆層的宏觀厚度最低可為2～3微米。②組合型粉：由不同相混雜而成的顆粒，沒有核殼之分。包覆型粉的制備可采用氣相沉積法（包括熱分解法、高溫沉積法及氫還原法等）和液相沉積法。組合型復(fù)合粉的制備可采用熱擴(kuò)散法、共還原法、燒結(jié)破碎法、混和團(tuán)聚法。2、復(fù)合噴涂粉末復(fù)合粉技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展是熱噴涂技術(shù)的重要突破，為涂層性能的提高和優(yōu)化設(shè)計(jì)開辟了寬廣的領(lǐng)域，這是因?yàn)椋孩購?fù)合粉的粉粒是非均相體，在熱噴涂作用下形成廣泛的材料組合，從而使涂層具有多功能性。②復(fù)合材料之間在噴涂時(shí)可發(fā)生某些希望的有利反應(yīng)，改善噴涂工藝，提高涂層質(zhì)量。③包覆型復(fù)合粉的外殼，在噴涂時(shí)可對(duì)核心物質(zhì)提供保護(hù)，使其免于氧化和受熱分解。復(fù)合粉技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展是熱噴涂技術(shù)的重要突破，常見的復(fù)合粉末有：①

Ni-Al復(fù)合粉末應(yīng)用最廣，包括鎳包鋁和鋁包鎳兩種，均具有自黏結(jié)功能。②自黏結(jié)一次性粉末是將自黏結(jié)復(fù)合粉末與工作粉末融為一體，在噴涂過程中既有放熱反應(yīng)產(chǎn)生自黏結(jié)效應(yīng)，同時(shí)形成的涂層又具有工作層的性能要求。③工作復(fù)合粉末不具有自黏結(jié)性，噴涂前需先噴涂打底層。常見的有：硬質(zhì)耐磨粉末；減摩自潤滑復(fù)合粉末；耐高溫和隔熱復(fù)合粉末；絕緣及導(dǎo)電粉末。常見的復(fù)合粉末有：工藝過程：工件表面預(yù)處理→預(yù)熱→噴涂→后處理4.3熱噴涂工藝工藝過程：4.3熱噴涂工藝4.3.1工件表面預(yù)處理要求表面潔凈、有一定粗糙度表面凈化除油、除銹、去污，露出新鮮金屬表面酸洗或噴砂：除銹、去氧化皮有機(jī)溶劑或堿水：去油污對(duì)于多孔材料，將工件加熱到250~450℃，去除微孔中的油脂，再噴砂去除表面積碳表面粗化提高涂層和基體的結(jié)合強(qiáng)度車削、磨削、噴砂、拉毛4.3.1工件表面預(yù)處理要求表面潔凈、有一定粗糙度4.3.2預(yù)熱作用降低涂層與基體表面的溫度差而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止涂層的開裂和剝落去除工件表面的水分提高工件表面與熔粒的接觸溫度，加速熔粒的變形和咬合，提高沉積速度方法噴槍加熱電阻爐加熱溫度不高也可放在表面預(yù)處理之前4.3.2預(yù)熱作用4.3.3噴涂噴涂打底層（過渡層）提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度工作層為陶瓷脆性材料、基體為金屬材料，效果最明顯厚度：0.10~0.15mm，超過2.0mm，結(jié)合強(qiáng)度下降常用打底層材料Mo、Ni-Al復(fù)合材料、Ni-Cr復(fù)合材料（表4-2）噴涂工作層根據(jù)工件要求的表面性能選擇噴涂材料厚度不小于2.0mm影響因素見圖4-84.3.3噴涂噴涂打底層（過渡層）4.3.4后處理封孔處理腐蝕條件下的涂層進(jìn)行封孔處理耐熱涂層封孔后，氧化性提高常用封閉劑酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、某些油漆或油脂磨光和精加工手工或機(jī)械方法是表面獲得所需尺寸和表面粗糙度4.3.4后處理封孔處理所有的熱噴涂過程都取決于4個(gè)因素設(shè)備(Machine）材料(Materials)工藝(Methods)人員(Man)所有的熱噴涂過程都取決于4個(gè)因素4.4火焰噴涂和噴焊技術(shù)火焰噴涂利用氧-燃料氣體火焰作為熱源來實(shí)現(xiàn)熱噴涂的方法分類線材噴涂棒材噴涂粉末噴涂火焰噴焊在噴涂之后，用火焰使噴涂層重新熔化，提高涂層的致密性和結(jié)合強(qiáng)度實(shí)際是兩種表面技術(shù)的復(fù)合4.4火焰噴涂和噴焊技術(shù)火焰噴涂4.4.1氧-乙炔火焰的產(chǎn)生2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q燃起火焰分三種類型4.4.1氧-乙炔火焰的產(chǎn)生2C2H2+5O2=4CO2+2氧化焰氧氣相對(duì)乙炔的比例偏大焰心短而尖，青白色，輪廓不明顯內(nèi)焰難以辨出外焰藍(lán)紫色溫度高于3000℃氧化性強(qiáng)，一般適宜噴涂陶瓷和自熔性合金涂層的重熔氧化焰中性焰乙炔在氧中充分燃燒的狀態(tài)焰心為光亮的藍(lán)白色焰心外面為隱隱可見的淡白色內(nèi)焰外焰由內(nèi)至外從淡藍(lán)色逐漸變?yōu)槌赛S色噴涂金屬材料易采用中性焰中性焰還原焰乙炔相對(duì)氧氣的比例偏大焰心淡藍(lán)色外焰橘紅色當(dāng)乙炔比例過大時(shí)會(huì)冒黑煙采用該類火焰會(huì)提高涂層中的碳含量且噴涂效率低還原焰4.4.2氧-乙炔線材噴涂線材火焰噴涂原理4.4.2氧-乙炔線材噴涂線材火焰噴涂原理線材火焰噴涂原理噴涂源為噴嘴，金屬絲穿過噴嘴中心，通過圍繞噴嘴和氣罩形成的環(huán)形火焰中，金屬絲的尖端連續(xù)地被加熱到其熔點(diǎn)。然后，由通過氣罩的壓縮空氣將其霧化成噴射粒子，依靠空氣流加速噴射到基體上，從而熔融的粒子冷卻到塑性或半熔化狀態(tài)，也發(fā)生一定程度的氧化。粒子與基體撞擊時(shí)變平并粘結(jié)到基體表面上，隨后而來的與基體撞擊的粒子也變平并粘結(jié)到先前已粘結(jié)到基體的粒子上，從而堆積成涂層。在絲材火焰噴槍中，燃?xì)饣鹧嬷饕糜诰€材的熔化，適宜于噴涂的金屬絲直徑一般為1.8～4.8mm。但有時(shí)直徑較大的棒材，甚至一些帶材亦可噴涂，不過此時(shí)須配以特定的噴槍。線材火焰噴涂原理噴涂源為噴嘴，金屬絲穿過噴嘴中心，通過圍繞噴線材火焰噴涂設(shè)備包括氧-乙炔供給系統(tǒng)，壓縮空氣供給系統(tǒng)、氣噴槍等，如圖4-11所示。噴槍的結(jié)構(gòu)，火焰的大小與種類，空氣的純潔度、流速與壓力、線材種類、直徑及送絲速度等均會(huì)對(duì)涂層質(zhì)量產(chǎn)生影響。線材火焰噴涂設(shè)備第4章-熱噴涂技術(shù)課件4.4.3氧乙炔粉末火焰噴涂粉末火焰噴涂原理它與絲材火焰噴涂的不同之處是噴涂材料不是絲材而是粉末。4.4.3氧乙炔粉末火焰噴涂粉末火焰噴涂原理粉末火焰噴涂設(shè)備粉末火焰噴涂設(shè)備火焰粉末噴槍火焰粉末噴槍粉末火焰噴槍線材火焰噴槍粉末火焰噴槍線材火焰噴槍4.4.4火焰噴涂工藝及特點(diǎn)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)設(shè)備投資少，操作簡單便于攜帶，無電力要求沉積效率高缺點(diǎn)火焰溫度不高涂層氧含量和孔隙率高于其他方法涂層結(jié)合強(qiáng)度低，涂層質(zhì)量不高4.4.4火焰噴涂工藝及特點(diǎn)特點(diǎn)為了改善火焰噴涂的不足，提高結(jié)合強(qiáng)度及涂層密度，可采用將壓縮空氣或氣流加速裝置來提高顆粒速度；也可以采用將壓縮氣流由空氣改為惰性氣體的辦法來降低氧化程度，但這同時(shí)也提高了成本為了改善火焰噴涂的不足，提高結(jié)合強(qiáng)度及涂層密度，可采用將壓縮工藝表面預(yù)處理→預(yù)熱→噴打底層→噴工作層→噴后處理表面預(yù)處理預(yù)熱，中性焰或弱碳化焰將工件預(yù)熱100~200℃噴打底層放熱型Ni/Al或Al/Ni，中性焰或微碳化焰；若使用粉末，粒度為180~250號(hào)噴工作層工藝噴工作層火焰性質(zhì)和功率霧化參數(shù)噴涂材料的供給速度噴涂距離噴涂角度噴嘴和工件的相對(duì)移動(dòng)速度工件溫度噴工作層4.4.5氧-乙炔粉末火焰噴焊噴焊是以氧乙炔火焰為熱源，將自熔性合金粉末噴涂在預(yù)處理好的基材表面上，然后在基材不熔化的情況下加熱涂層，使涂層熔化并潤濕基材表面，通過液態(tài)合金與固態(tài)基材表面的相互溶解與擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，并獲得無氣孔、無氧化物的致密噴焊層4.4.5氧-乙炔粉末火焰噴焊噴焊是以氧乙炔火焰為熱源，將自4.4.5氧-乙炔粉末火焰噴焊噴涂與噴焊的區(qū)別①工件受熱情況不同噴涂無重熔過程，工件表面溫度始終控制在250℃以下，一般不產(chǎn)生變形，工件的組織狀態(tài)也不發(fā)生變化。噴焊時(shí)涂層融化，重熔溫度可達(dá)900℃以上，引起工件變形和組織變化。②與基材的結(jié)合狀態(tài)不同噴涂層與基材以機(jī)械結(jié)合為主，涂層結(jié)合強(qiáng)度不高，一般為30-50MPa，噴焊是通過涂層融化與基材表面形成冶金結(jié)合，涂層結(jié)合強(qiáng)度高，一般為343-440MPa。③所用粉末不同噴涂用粉末沒限制，噴焊用粉末必須用自熔性合金粉末④覆蓋層結(jié)構(gòu)不同涂層的致密性不同,噴焊層致密,而噴涂層中有少量孔隙⑤承載能力不同噴涂層一般能承受大面積接觸,多在有潤滑條件的工作表面,配合面以及其它受力較小的工況條件下使用,噴焊層卻能承受較大的沖擊力,擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力等。4.4.5氧-乙炔粉末火焰噴焊噴涂與噴焊的區(qū)別4.4.5氧-乙炔粉末火焰噴焊噴焊工藝：工件表面預(yù)處理→預(yù)熱→噴涂自溶性合金粉末→重熔處理→冷卻→涂層后處理4.4.5氧-乙炔粉末火焰噴焊噴焊工藝：根據(jù)噴涂粉末和重熔處理的順序分一步法噴粉和重熔交替或幾乎同時(shí)進(jìn)行要求粉末細(xì)；厚度0.8~1.2mm工件變形小，涂層表面光滑，平整度稍差適合于大工件上小面積或小尺寸零件的噴焊，主要用于噴銅、鎳和不銹鋼等耐腐蝕的涂層二步法噴粉一定厚度后重熔粉末粗；工件變形大適用于要求表面涂層厚度均勻、光滑平整的工件，特別適用于尺寸大的零件和圓柱面的噴焊，主要用于噴Co基、Ni基合金根據(jù)噴涂粉末和重熔處理的順序分4.4.6火焰噴涂和噴焊應(yīng)用舉例火焰噴涂的溫度較低，一般用于金屬材料和塑料的噴涂，可制備耐蝕、耐磨、耐熱等涂層。①防腐蝕；②耐磨損；③特殊功能層（獲得耐高溫、隔熱、導(dǎo)電、絕緣等特殊性能）。（1）大型水閘門及水土工程（耐水腐蝕、水庫）（2）磚模板的氧-乙炔火焰噴焊（防磨損、磚廠）（3）口腔種植體噴涂）（4）稀土對(duì)氧-乙炔火焰噴焊鎳基自熔合層耐蝕性的影響OVER4.4.6火焰噴涂和噴焊應(yīng)用舉例火焰噴涂的溫度較低，一般用于4.5電弧噴涂技術(shù)電弧噴涂是利用燃燒于兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬絲之間的電弧來熔化金屬，用高速氣流把熔化的金屬霧化，并對(duì)霧化的金屬粒子加速使它們噴向工件形成涂層的技術(shù)。電弧噴涂是鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕、耐磨損和機(jī)械零件維修等實(shí)際應(yīng)用工程中最普遍使用的一種熱噴涂方法。

4.5.1電弧噴涂原理和特點(diǎn)4.5.2電弧噴涂設(shè)備4.5.3電弧噴涂工藝4.5.4電弧噴涂的應(yīng)用舉例4.5電弧噴涂技術(shù)電弧噴涂是利用燃燒于兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬絲之4.5.1電弧噴涂原理和特點(diǎn)原理4.5.1電弧噴涂原理和特點(diǎn)原理4.5.1電弧噴涂原理和特點(diǎn)特點(diǎn)熱效率高生產(chǎn)率高噴涂成本低涂層結(jié)合強(qiáng)度高安全性高可方便地制造偽合金鍍層只能使用具有導(dǎo)電性能的金屬線材，不能使用陶瓷4.5.1電弧噴涂原理和特點(diǎn)特點(diǎn)4.5.2電弧噴涂設(shè)備電弧噴涂系統(tǒng)一般是由噴涂專用電源、控制裝置、電弧噴槍、送絲機(jī)及壓縮空氣供給系統(tǒng)等組成。噴槍中的兩根金屬絲分別接電源兩極，彼此絕緣，另一端能接觸，以產(chǎn)生電弧而熔化。4.5.2電弧噴涂設(shè)備電弧噴涂系統(tǒng)一般是由噴涂專用電源、控制電弧電壓電弧電流送絲速度絲材直徑壓縮空氣壓力噴涂距離和角度4.5.3電弧噴涂工藝電弧電壓4.5.3電弧噴涂工藝4.5.4電弧噴涂的應(yīng)用舉例電弧噴涂的應(yīng)用范圍與線材火焰噴涂相同，主要用于防腐、耐磨及特殊功能層。但電弧噴涂的運(yùn)行費(fèi)用、噴涂速度和沉積效率及涂層質(zhì)量優(yōu)于線材火焰噴涂電弧噴涂只能使用具有導(dǎo)電性能的金屬線材，當(dāng)前主要用于噴涂鋅鋁防腐涂層、不銹鋼涂層、高鉻鋼涂層，以及大型零件的修復(fù)和表面強(qiáng)化。（1）艦船電弧噴涂長效防腐（2）發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸電弧噴涂修復(fù)（3）電弧噴涂技術(shù)在船用不銹鋼油冷套修復(fù)的應(yīng)用4.5.4電弧噴涂的應(yīng)用舉例電弧噴涂的應(yīng)用范圍與線材火焰噴涂4.6等離子噴涂技術(shù)以等離子弧為熱源，噴涂材料以粉末形式送入焰流中制備涂層的一種方法。由于等離子弧的能量集中，溫度很高，焰流速度大，幾乎可以噴涂所有難熔的金屬盒非金屬材料根據(jù)工作介質(zhì)不同，等離子弧噴涂可分為氣穩(wěn)等離子弧噴涂和水穩(wěn)等離子弧噴涂。氣穩(wěn)等離子弧噴涂是用氣體作為工作介質(zhì)產(chǎn)生等離子體。水穩(wěn)等離子弧噴涂是用水作為工作介質(zhì)產(chǎn)生等離子體。工業(yè)生產(chǎn)中以氣穩(wěn)等離子弧噴涂應(yīng)用最廣。4.6等離子噴涂技術(shù)以等離子弧為熱源，噴涂材料以粉末形式送入4.6.1等離子弧噴涂的原理和特點(diǎn)等離子弧類型4.6.1等離子弧噴涂的原理和特點(diǎn)等離子弧類型等粒子噴涂是利用等離子弧進(jìn)行的，離子弧是壓縮電弧，與自由電弧相比較，其弧柱細(xì)，電流密度大，氣體電離度高，因此具有溫度高，能量集中，弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。按接電方法不同，等離子弧有三種形式：①非轉(zhuǎn)移?。褐冈陉帢O和噴嘴之間所產(chǎn)生的等離子弧。這種情況正極接在噴嘴上，工件不帶電，在陰極和噴嘴的內(nèi)壁之間產(chǎn)生電弧，工作氣體通過陰極和噴嘴之間的電弧而被加熱，造成全部或部分電離，然后由噴嘴噴出形成等離子火焰(或叫等離子射流)。等粒子噴涂采用的就是這類等離子弧。②轉(zhuǎn)移?。弘娀‰x開噴槍轉(zhuǎn)移到被加工零件上的等離子弧。這種情況噴嘴不接電源，工件接正極，電弧飛越噴槍的陰極和陽極（工件）之間，工作氣體圍繞著電弧送入，然后從噴嘴噴出。等離子切割，等離子弧焊接，等離子弧冶煉使用的是這類等離子弧。③聯(lián)合弧:非轉(zhuǎn)移弧引燃轉(zhuǎn)移弧并加熱金屬粉末，轉(zhuǎn)移弧加熱工件使其表面產(chǎn)生熔池。這種情況噴嘴，工件均接在正極。等離子噴焊采用這種等離子弧。等粒子噴涂是利用等離子弧進(jìn)行的，離子弧是壓縮電弧，與自由電弧進(jìn)行等粒子噴涂時(shí)，首先在陰極和陽極（噴嘴）之間產(chǎn)生一直流電弧，該電弧把導(dǎo)入的工作氣體加熱電離成高溫等離子體，并從噴嘴噴出，形成等離子焰，等離子焰的溫度很高，其中心溫度可達(dá)30000k，噴嘴出口的溫度可達(dá)15000～20000k。焰流速度在噴嘴出口處可達(dá)1000～2000m/s，但迅衰減。粉末由送粉氣送入火焰中被熔化，并由焰流加速得到高于150m/s的速度，噴射到基體材料上形成膜。進(jìn)行等粒子噴涂時(shí)，首先在陰極和陽極（噴嘴）之間產(chǎn)生一直流電弧4.6.1等離子弧噴涂的原理和特點(diǎn)等離子弧噴涂原理4.6.1等離子弧噴涂的原理和特點(diǎn)等離子弧噴涂原理氣穩(wěn)等離子噴涂的原理是由等離子噴槍（等離子弧發(fā)生器）產(chǎn)生等離子射流（電弧焰流）。噴槍的電極（陰極）和噴嘴（陽極）分別接整流電源的正、負(fù)極，向噴槍供給工作氣體（Ar、N2等），通過高頻火花引燃電弧。電弧將氣體加熱到很高的溫度，使氣體電離，在熱收縮效應(yīng)、自磁收縮效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)的作用下，電弧被壓縮，產(chǎn)生非轉(zhuǎn)移性等離子弧。高溫等離子氣體從噴嘴噴出后，體積迅速膨脹，形成高溫高速等離子射流。送分氣流推動(dòng)粉末進(jìn)入等離子射流后，被迅速加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并將等離子射流加速，形成飛翔基材的噴涂離子束，陸續(xù)撞擊到經(jīng)預(yù)處理的基材表面，形成涂層。氣穩(wěn)等離子噴涂的原理是由等離子噴槍（等離子弧發(fā)生器）產(chǎn)生等離4.6.1等離子弧噴涂的原理和特點(diǎn)等離子弧噴涂主要特點(diǎn)焰流溫度高，可達(dá)10000℃以上，熱量集中，可噴涂激活所有固態(tài)工程材料等離子弧流速高，涂層質(zhì)量高涂層平整、光滑；可精確控制涂層厚度工藝規(guī)范穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好，容易操作4.6.1等離子弧噴涂的原理和特點(diǎn)等離子弧噴涂主要特點(diǎn)4.6.2等離子弧噴涂設(shè)備4.6.2等離子弧噴涂設(shè)備等離子噴涂設(shè)備主要包括：①噴槍：實(shí)際上是一個(gè)非轉(zhuǎn)移弧等離子發(fā)生器，是最關(guān)鍵的部件，其上集中了整個(gè)系統(tǒng)的電，氣，粉，水等。②電源：用以供給噴槍直流電。通常為全波硅整流裝置。③送粉器：用來貯存噴涂粉末并按工藝要求向噴槍輸送粉末的裝置。④熱交換器：主要用以使噴槍獲得有效的冷卻，達(dá)到使噴嘴延壽的目的。⑤供氣系統(tǒng)：包括工作氣和送粉氣的供給系統(tǒng)。⑥控制框：用于對(duì)水，電、氣、粉的調(diào)節(jié)和控制。等離子噴涂設(shè)備主要包括：4.6.3等離子弧噴涂工藝電弧功率及送粉量噴涂用氣體的選擇與流量噴涂距離和噴涂角度噴槍與工件的相對(duì)移動(dòng)速度基體金屬的溫度4.6.3等離子弧噴涂工藝電弧功率及送粉量①等離子氣體的選擇及流量：氣體的選擇原則主要根據(jù)是可用性和經(jīng)濟(jì)性，N2氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對(duì)于易發(fā)生氮化反應(yīng)的粉末或基體則不可采用。Ar氣電離電位較低，等離子弧穩(wěn)定且易于引燃，弧焰較短，適于小件或薄件的噴涂，此外Ar氣還有很好的保護(hù)作用，但Ar氣的熱焓低，價(jià)格昂貴。氣體流量大小直接影響等離子焰流的熱焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層氣孔率和結(jié)合力等。流量過高，則氣體會(huì)從等離子射流中帶走有用的熱，并使噴涂粒子的速度升高，減少了噴涂粒子在等離子火焰中的“滯留”時(shí)間，導(dǎo)致粒子達(dá)不到變形所必要的半熔化或塑性狀態(tài)，結(jié)果是涂層粘接強(qiáng)度、密度和硬度都較差，沉積速率也會(huì)顯著降低；相反，則會(huì)使電弧電壓值不適當(dāng)，并大大降低噴射粒子的速度。極端情況下，會(huì)引起噴涂材料過熱，造成噴涂材料過度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。①等離子氣體的選擇及流量：②電弧的功率：電弧功率太高，電弧溫度升高，更多的氣體將轉(zhuǎn)變成為等離子體，在大功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎全部工作氣體都轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘攘Ｗ恿?，等粒子火焰溫度也很高，這可能使一些噴涂材料氣化并引起涂層成分改變，噴涂材料的蒸汽在基體與涂層之間或涂層的疊層之間凝聚引起粘接不良。此外還可能使噴嘴和電極燒蝕。而電弧功率太低，則得到部分離子氣體和溫度較低的等離子火焰，又會(huì)引起粒子加熱不足，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度，硬度和沉積效率較低。③供粉供粉速度必須與輸入功率相適應(yīng)，過大，會(huì)出現(xiàn)生粉（未熔化），導(dǎo)致噴涂效率降低；過低，粉末氧化嚴(yán)重，并造成基體過熱。送料位置也會(huì)影響涂層結(jié)構(gòu)和噴涂效率，一般來說，粉末必須送至焰心才能使粉末獲得最好的加熱和最高的速度。②電弧的功率：④噴涂距離和噴涂角噴槍到工件的距離影響噴涂粒子和基體撞擊時(shí)的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對(duì)噴涂距離很敏感。噴涂距離過大，粉粒的溫度和速度均將下降，結(jié)合力、氣孔、噴涂效率都會(huì)明顯下降；過小，會(huì)使基體溫升過高，基體和涂層氧化，影響涂層的結(jié)合。在機(jī)體溫升允許的情況下，噴距適當(dāng)小些為好。噴涂角：指的是焰流軸線與被噴涂工件表面之間的角度。該角小于45度時(shí)，由于“陰影效應(yīng)”的影響，涂層結(jié)構(gòu)會(huì)惡化形成空穴，導(dǎo)致涂層疏松。⑤噴槍與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度噴槍的移動(dòng)速度應(yīng)保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說，每個(gè)行程的寬度之間應(yīng)充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時(shí)，一般采用較高的噴槍移動(dòng)速度，這樣可防止產(chǎn)生局部熱點(diǎn)和表面氧化。⑥基體溫度控制較理想的噴涂工件是在噴涂前把工件預(yù)熱到噴涂過程要達(dá)到的溫度，然后在噴涂過程中對(duì)工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來的溫度。④噴涂距離和噴涂角4.6.4等離子弧噴涂應(yīng)用耐磨涂層熱障涂層納米結(jié)構(gòu)涂層非晶涂層生物陶瓷涂層其他功能涂層4.6.4等離子弧噴涂應(yīng)用耐磨涂層4.7特種噴涂技術(shù)4.7.1爆炸噴涂4.7.2超音速噴涂4.7.3激光噴涂與噴焊4.7特種噴涂技術(shù)4.7.1爆炸噴涂4.7.1爆炸噴涂原理4.7.1爆炸噴涂原理(a)將經(jīng)過嚴(yán)格定量的氧氣和乙炔氣送入水冷式噴槍(噴槍內(nèi)徑25.4mm，槍口對(duì)準(zhǔn)工件)(b)從另一入口以氮?dú)鉃檩d體將噴涂粉末(如44m的碳化鎢粉末)送入(c)當(dāng)粉末在燃燒室浮游時(shí)，火花塞點(diǎn)火，使氧—乙炔混合氣發(fā)生爆炸(d)產(chǎn)生的熱和壓力波將粉末加熱并以極高的速度噴射到工件表面上。爆炸噴涂是在特殊設(shè)計(jì)的燃燒室里，將氧氣和乙炔氣按一定的比例混合后引爆，使料粉加熱熔融并使顆粒高速撞擊在零件表面形成涂層的方法。

(a)將經(jīng)過嚴(yán)格定量的氧氣和乙炔氣送入水冷式噴槍(噴槍內(nèi)徑4.7.1爆炸噴涂特點(diǎn)與應(yīng)用爆炸噴涂的最大特點(diǎn)是粒子飛行速度高，動(dòng)能大，所以爆炸噴涂涂層具有：第一，涂層和基體的結(jié)合強(qiáng)度高。第二，涂層致密，氣孔率很低。第三，涂層表面加工后粗糙度低。第四，工件表面溫度低。不足：噴涂效率低，躁聲很大(140dB)，因此要在隔音室內(nèi)工作，通過觀察窗口監(jiān)視操作，使設(shè)備造價(jià)很高。4.7.1爆炸噴涂特點(diǎn)與應(yīng)用主要用于噴涂陶瓷和金屬陶瓷。噴涂陶瓷粉末時(shí)，涂層結(jié)合強(qiáng)度可以達(dá)到70MPa，噴涂金屬陶瓷粉末時(shí)，涂層結(jié)合強(qiáng)度可以達(dá)到175MPa.已經(jīng)在低壓壓氣機(jī)葉片、渦輪葉片、輪轂密封槽、齒輪軸、火焰筒外壁、襯套、襟翼滑軌等航空飛行器零件上得到廣泛應(yīng)用主要用于噴涂陶瓷和金屬陶瓷。噴涂陶瓷粉末時(shí)，涂層結(jié)合強(qiáng)度可以爆炸噴涂可噴涂金屬、金屬陶瓷及陶瓷材料，但是由于該設(shè)備價(jià)格高，噪音大，屬氧化性氣氛等原因，國內(nèi)外應(yīng)用還不廣泛。目前世界上應(yīng)用最成功的爆炸噴涂是美國聯(lián)合碳化物公司林德分公司1955年取得的專利。我國于1985年左右，由中國航天工業(yè)部航空材料研究所研制成功爆炸噴涂設(shè)備，就Co/WC涂層性能來看，噴涂性能與美國聯(lián)合碳化物公司的水平接近。爆炸噴涂可噴涂金屬、金屬陶瓷及陶瓷材料，但是由于該設(shè)備價(jià)格高4.7.2超音速噴涂超音速火焰噴涂4.7.2超音速噴涂超音速火焰噴涂超音速火焰噴涂是將氣態(tài)或液態(tài)燃料與高壓氧氣混合后在特定的燃燒室或噴嘴中燃燒，產(chǎn)生的高溫、高速的燃燒焰流被用來噴涂。由于燃燒火焰的速度是音速的數(shù)倍，目視可見焰流中明亮的“馬赫節(jié)”，因而一般都稱HVOF為超音速火焰噴涂。超音速火焰噴涂是在20世紀(jì)80年代研發(fā)成功的，與常規(guī)火焰噴涂不同的是超音速火焰噴涂采用特殊設(shè)計(jì)的燃燒室和噴嘴，驅(qū)動(dòng)大流量的燃料并用高壓氧氣助燃，從而獲得了極高速度的燃燒焰流。采用液態(tài)燃料的噴槍，又稱作高壓超音速火焰噴涂（HP-HVOF），其燃燒壓力可達(dá)8.2巴，火焰速度7倍音速以上超音速火焰噴涂是將氣態(tài)或液態(tài)燃料與高壓氧氣混合后在特定的燃燒主要原理：燃?xì)馀c氧氣的混合氣體在高壓下被送至位于噴槍出口處的點(diǎn)燃區(qū)并點(diǎn)燃。環(huán)狀流動(dòng)的熱氣流受到外圍壓縮空氣流的壓縮，使之加速形成超音速火焰。粉末在載氣的作用下被送到噴槍的出口處，進(jìn)入燃燒火焰中，形成涂層,超音速火焰噴涂設(shè)備由噴槍、送粉器、控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)和各種管路五部分組成，屬緊湊型噴涂設(shè)備，具有操作簡單、工作穩(wěn)定、燃耗低、涂層性能好的特點(diǎn)。

主要原理：燃?xì)馀c氧氣的混合氣體在高壓下被送至位于噴槍出口處的4.7.2超音速噴涂超音速等離子噴涂，利用轉(zhuǎn)移型等離子弧與高速氣流混合時(shí)出現(xiàn)的擴(kuò)展弧，獲得穩(wěn)定聚集的高熱焓、超高速等離子焰流進(jìn)行噴涂的方法。圖4-26特點(diǎn)及應(yīng)用超音速等離子噴涂功率高、氣流量大、速度極高、可噴涂任何高熔點(diǎn)陶瓷粉末，得到結(jié)合強(qiáng)度高，致密堅(jiān)硬的涂層。4.7.2超音速噴涂超音速等離子噴涂，利用轉(zhuǎn)移型等離子弧與高4.7.3激光噴涂與噴焊激光噴涂是將激光器發(fā)出的激光束經(jīng)透鏡聚焦在噴槍噴嘴近旁，噴涂粉末或線材向焦點(diǎn)位置輸送，進(jìn)入焦點(diǎn)的粉末或線材端部被激光束熔融。壓縮氣體從環(huán)狀噴嘴噴出，將熔融材料霧化成微細(xì)的顆粒噴射到基材上形成涂層激光噴焊是通過調(diào)節(jié)激光光束的焦距使其焦點(diǎn)落在基體上，將粉末和基材表面同時(shí)熔融，形成噴焊層4.7.3激光噴涂與噴焊激光噴涂是將激光器發(fā)出的激光束經(jīng)透鏡4.8冷噴涂技術(shù)又稱冷空氣動(dòng)力學(xué)噴涂在80年代，原蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院的理論和應(yīng)用力學(xué)研究所的研究員在用示蹤粒子進(jìn)行超音速空洞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粒子速度超過某一臨界速度時(shí)，示蹤粒子對(duì)靶材表面的作用從沖蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e且在基體表面附著的十分牢固，因此開始了對(duì)GDS氣體動(dòng)力噴涂的技術(shù)的研究。并在1990年提出冷噴涂概念。在2004年以前，冷噴涂是一個(gè)新的技術(shù)，并不被重視。近十幾年以來，本方法在各領(lǐng)域發(fā)展得如此之快，是與它的基本特性有直接的關(guān)系。這個(gè)特性就是能采用未熔融的金屬顆粒，在被加工表面上制造金屬涂層。冷噴涂技術(shù)與眾所周知的熱噴涂方法不同，涂層氣孔率很低，基體材料和涂層的熱負(fù)荷很小，材料氧化少，消除了涂層中結(jié)晶化不均勻的現(xiàn)象。4.8冷噴涂技術(shù)又稱冷空氣動(dòng)力學(xué)噴涂傳統(tǒng)熱噴涂的缺點(diǎn)火焰噴涂，等離子噴涂，高速火炎噴涂和爆炸噴涂等傳統(tǒng)金屬噴涂工藝都存在共同的弊端。首先，噴涂工藝需要融化金融粒子，導(dǎo)致噴涂溫度高，使機(jī)體內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，機(jī)體表面產(chǎn)生熱變形。其次，因?yàn)槌鹧鎳娡客舛紵o法人工操作，操作危險(xiǎn)。此外，傳統(tǒng)熱噴涂工藝很難控制噴涂面積與厚度，所以與噴涂效果差。并且設(shè)備不便攜帶。

傳統(tǒng)熱噴涂的缺點(diǎn)4.8.1冷噴涂的原理和特點(diǎn)原理壓縮空氣加速金屬粒子到臨界速度（超音速），金屬粒子直擊到基體表面后發(fā)生物理形變。金屬粒子撞扁在基體表面并牢固附著，整個(gè)過程金屬粒子沒有被融化，但如果金屬粒子沒有達(dá)到超音速則無法附著。4.8.1冷噴涂的原理和特點(diǎn)原理壓縮空氣加速金屬粒子到臨界速4.8.1冷噴涂的原理和特點(diǎn)特點(diǎn)1、噴涂溫度低，噴涂粒子不熔化，噴涂粒子基本沒氧化。冷噴涂涂層結(jié)構(gòu)致密，可以避免材料的熔化和蒸發(fā)，適于制備Cu、Ti及其合金等易于氧化的材料和制備納米、非晶等對(duì)溫度敏感的涂層。2、涂層沉積率高，對(duì)基體的熱影響小，不改變基體材料的組織結(jié)構(gòu)，基體材料的選擇范圍廣。形成的涂層承受壓應(yīng)力，具有較高的結(jié)合力，可以制備厚涂層。3、涂層孔隙率低，噴涂過程沒有從熔融狀態(tài)冷卻的體積收縮過程，故孔隙率低。4、經(jīng)濟(jì)性好，設(shè)備相對(duì)簡單。5、工作環(huán)境較好，無高溫輻射，噪聲小適用于噴涂的粒子直徑范圍小4.8.1冷噴涂的原理和特點(diǎn)特點(diǎn)4.8.2冷噴涂設(shè)備系統(tǒng)包括：噴槍系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、氣體溫度控制系統(tǒng)、氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)、高壓氣源及粉末回收系統(tǒng)。4.8.2冷噴涂設(shè)備系統(tǒng)包括：噴槍系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、氣體溫度控4.8.3冷噴涂涂層的沉積特性組織致密，氣孔率低，涂層含氧量與噴涂前粉末含氧量相比幾乎沒有任何變化冷噴涂涂層界面連接機(jī)理只要有金屬冶金結(jié)合機(jī)制、機(jī)械咬合機(jī)制和分子力結(jié)合機(jī)制。影響涂層質(zhì)量的因素臨界速度噴涂粉體和基體噴槍和噴涂參數(shù)4.8.3冷噴涂涂層的沉積特性組織致密，氣孔率低，涂層含氧量4.8.4冷噴涂的應(yīng)用制備納米涂層在納米結(jié)構(gòu)材料中，其微粒尺寸極小，具有極端斷裂韌度的同時(shí)可以維持材料高強(qiáng)度等機(jī)械優(yōu)勢(shì)。納米結(jié)晶對(duì)于工藝溫度極其敏感，可以有效使用冷噴涂，不會(huì)影響有益的微結(jié)構(gòu)4.8.4冷噴涂的應(yīng)用制備納米涂層制備功能涂層在醫(yī)療領(lǐng)域，冷噴涂已經(jīng)可以將一種有名的生物相容材料羥磷灰石(HAP)有效地噴涂到大量的基板上，但同時(shí)不會(huì)影響HAP的完整性。建筑師可以利用冷噴涂在任何金屬或陶瓷基板上創(chuàng)造無限美觀的金屬圖案風(fēng)能發(fā)電可以利用冷噴涂加強(qiáng)高級(jí)聚合物矩陣合成物制造的元件的表面性能光電應(yīng)用中，冷噴涂可以用于復(fù)雜的傳導(dǎo)型太陽能電池制造制備功能涂層零部件表面維修零部件表面維修在目前狀態(tài)下，冷噴涂被越來越多地應(yīng)用于各種工業(yè)以減緩敏感材料的腐蝕例如：鎂鋁合金、表面修復(fù)、噴射靶制造、加熱玻璃上的母線槽制造、硬鉻替換涂層的WC-Co（碳化鎢-鈷）沉積、過渡曲面的電導(dǎo)和熱導(dǎo)涂層、銅焊接準(zhǔn)備以及熱阻擋層和NiCrAlY粘接涂層沉積在目前狀態(tài)下，冷噴涂被越來越多地應(yīng)用于各種工業(yè)以減緩敏感材料4.9熱噴涂涂層的選擇及應(yīng)用4.9.1熱噴涂工藝的選擇原則4.9.2涂層材料的選擇4.9.3熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景4.9熱噴涂涂層的選擇及應(yīng)用4.9.1熱噴涂工藝的選擇原則4.9.1熱噴涂工藝的選擇原則常用熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)比較（表4-11）若涂層結(jié)合力要求不是很高，采用的噴涂材料的熔點(diǎn)不超過2500℃，采用設(shè)備簡單、成本低的火焰噴涂工程量大的金屬噴涂施工最好采用電弧噴涂對(duì)涂層性能要求較高的某些比較貴重的機(jī)件，應(yīng)采用等離子噴涂要求高結(jié)合力、低孔隙率的金屬或陶瓷涂層可采用超音速火焰噴涂和超音速等離子噴涂對(duì)于批量大的工件，宜采用自動(dòng)噴涂4.9.1熱噴涂工藝的選擇原則常用熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)比較（表44.9.2涂層材料的選擇工藝方法的可能性工作環(huán)境要求涂層性能基體材料的性能選擇適當(dāng)?shù)耐繉?.9.2涂層材料的選擇工藝方法的可能性4.9.3熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景(1)大面積長效防護(hù)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于長期暴露在戶外大氣的鋼鐵結(jié)構(gòu)件，采用噴涂鉛、鋅及其合金涂層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的刷油漆方法，實(shí)行陰極保護(hù)進(jìn)行長效大氣防腐，近年來得到迅速發(fā)展。如電視鐵塔、橋梁、公路設(shè)施、水閘門、微波塔、高壓輸電鐵塔、地下電纜支架、航標(biāo)浮鼓、豎井井筒等大型工程都采用了噴涂鉛、鋅及其合金方法進(jìn)行防腐。目前國內(nèi)有幾十個(gè)專業(yè)噴涂廠從事這方面工作，噴涂面積每年達(dá)幾百萬平方米以上。這項(xiàng)技術(shù)不僅在國內(nèi)大量推廣應(yīng)用，而且在援外工程中也得到了較好的推廣應(yīng)用。4.9.3熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景(1)大面積長效防護(hù)技采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)與強(qiáng)化大型關(guān)鍵設(shè)備及進(jìn)口零部件國產(chǎn)化，近年來這方面已有許多成功應(yīng)用實(shí)例。如：一米七軋機(jī)、高速風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子、大型擠壓機(jī)栓塞、大型齒輪、電極擠壓成型噴、大功率汽車曲軸等，這些工作的進(jìn)行，一是解決了生產(chǎn)急需；二是節(jié)約了大量外匯。采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)與強(qiáng)化大型關(guān)鍵設(shè)備及進(jìn)口零部件國產(chǎn)化，近年

(3)超音速火焰噴涂技術(shù)的應(yīng)用隨著我國熱噴涂技術(shù)的發(fā)展與提高，對(duì)噴涂層質(zhì)量要求也越來