表面處理第十一講-熱噴涂課件

1、第一節(jié)熱噴涂技術(shù)一、 熱噴涂技術(shù)的原理與特點(diǎn)1 熱噴涂原理 利用熱能將噴涂材料熔化，再借助高速氣流將其霧化，并在高速氣流的帶動(dòng)下粒子撞擊基材表面，冷凝后形成具有某種功能的涂層。第十一講 熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)（1） 噴涂材料被加熱到熔融狀態(tài)。（2） 噴涂材料被霧化成微小熔滴并高速撞擊基體表面，撞擊基體的顆粒動(dòng)能越大和沖擊變形越大，形成的涂層結(jié)合越好。（3） 熔融的高速粒子在沖擊基材表面后發(fā)生變形，冷凝后形成涂層。2 涂層形成過程 涂層性能具有方向性，垂直和平行涂層方向上的性能不一致。 涂層中伴有氧化物等夾雜，存在部分孔隙，孔隙率420。3 涂層結(jié)構(gòu)（1） 涂層是由無數(shù)變形粒子互相交錯(cuò)堆疊在一起

2、，形成一層堆積而成的層狀結(jié)構(gòu)。 涂層內(nèi)有一定比例的孔隙，產(chǎn)生原因是：（1） 噴涂角度不同造成的遮蔽效應(yīng)；（2） 涂層材料凝固收縮時(shí)形成的空隙。 孔隙將降低涂層的硬度、耐磨性和耐蝕性。 涂層內(nèi)的氧化夾雜物含量及涂層的致密度取決于加熱源、噴涂材料及噴涂工藝。 涂層結(jié)構(gòu)（4） 涂層冷凝收縮時(shí)，涂層外層的拉應(yīng)力、涂層內(nèi)層的壓應(yīng)力、組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的微觀應(yīng)力，結(jié)果使涂層產(chǎn)生殘余張應(yīng)力，應(yīng)力大小與涂層厚度成正比，當(dāng)張應(yīng)力超過涂層與基材之間結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，涂層就會(huì)發(fā)生破壞。4 涂層應(yīng)力（1） 殘余應(yīng)力限制了涂層的厚度。減少涂層殘余應(yīng)力措施：（1） 調(diào)整噴涂工藝參數(shù)；（2）致密涂層的殘余應(yīng)力要比疏松涂層大；（3） 采

3、用梯度過渡層緩和涂層內(nèi)應(yīng)力。涂層應(yīng)力（2） 包括涂層與基材之間、涂層中顆粒與顆粒之間的結(jié)合，結(jié)合形式有：（1） 機(jī)械結(jié)合：撞成扁平狀的顆粒和凸凹不平的基材表面互相嵌合(即拋錨效應(yīng))而結(jié)合在一起。5 涂層的結(jié)合強(qiáng)度（1）（2） 物理結(jié)合：熔融粒子的原子與基材表面原子之間距離達(dá)到晶格常數(shù)范圍時(shí)，產(chǎn)生范德華力，形成物理結(jié)合。（3） 冶金-化學(xué)結(jié)合：熔融粒子撞擊基材表面時(shí)釋放出的能量使噴涂材料與基材之間發(fā)生局部擴(kuò)散和焊合，形成冶金結(jié)合。如噴涂鎳包鋁復(fù)合粉末時(shí)的放熱反應(yīng)。 熱噴涂的涂層與基材的結(jié)合主要以機(jī)械結(jié)合為主，結(jié)合強(qiáng)度較差(70MPa)。涂層的結(jié)合強(qiáng)度（2）1 熱噴涂技術(shù)的分類 按熱源分類，各噴涂

4、方法的焰流溫度和粒子速度不同。二、熱噴涂技術(shù)的分類及其特點(diǎn)（1） 可在各種基材上制備各種涂層；（2） 基材溫度低（30 200），熱影響區(qū)淺，變形?。唬?） 涂層厚度范圍寬（0.5 5mm） ；（4） 操作靈活，可在不同尺寸和形狀的工件上噴涂；（5） 加熱效率低，噴涂材料利用率低，（6） 涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度低。 熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)1 噴涂材料的分類和要求 熱噴涂材料按材料的形態(tài)分線材、棒材和粉末三大類。三、熱噴涂材料熱噴涂材料分類（金屬類，表1-3）熱噴涂材料分類（非金屬類，表1-3）（1）熱穩(wěn)定性好，在高溫焰流中不升華，不分解(復(fù)合粉末）。（2） 有較寬的液相區(qū)，使熔滴在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持液相。（

5、3）與基材有相近的熱膨脹系數(shù)，以防止因膨脹系數(shù)相差過大產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。（4） 噴涂材料在熔融狀態(tài)下應(yīng)和基材有較好的浸潤(rùn)性，以保證涂層與基材之間有良好的結(jié)合性能。熱噴涂材料的要求（1） 要把實(shí)用性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合起來考慮，盡量選擇合理的噴涂材料。（2） 對(duì)于重要的部件以獲得最優(yōu)涂層性能為準(zhǔn)則；不十分重要的部件則以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益為準(zhǔn)則。（3） 根據(jù)工件的工作環(huán)境選擇合適的工作涂層。（4） 為滿足噴涂工件的使用要求，可采用復(fù)合涂層和梯度涂層。2 熱噴涂材料的選材原則 質(zhì)量控制要素（4M）：設(shè)備（Machine）、材料（Materials）、工藝（Methods）和人員（Man）。 熱噴涂工

6、藝流程包括基材表面預(yù)處理、熱噴涂、后處理和精加工等過程。四、熱噴涂工藝流程和質(zhì)量控制熱噴涂工藝流程（1） 凈化處理：清除表面污垢。（2） 粗化處理：提高涂層與基體之間的結(jié)合牢度。1 基材表面預(yù)處理 粗化處理可提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的理由是：1） 提供表面壓應(yīng)力；2） 提供與涂層顆?；ユi機(jī)會(huì)；3） 增大結(jié)合面積；4） 凈化表面。 1） 表面噴砂，使其粗糙度為Ra3.212.5m；粗化處理的方法（1）2） 開槽；粗化處理的方法（2）粗化處理的方法（3）4） 噴涂粘結(jié)底層。3） 電火花拉毛； 封孔處理的目的：（1） 防止或阻止涂層界面處的腐蝕；（2） 在某些機(jī)械部件中防止液體和壓力的密封泄露；（3） 防止

7、污染或研磨碎屑碎片進(jìn)入涂層；（4） 保持陶瓷涂層的絕緣強(qiáng)度。 封孔處理是在噴涂之后、機(jī)加工之前進(jìn)行。2 涂層的后處理（封孔處理）常用封孔劑1 火焰噴涂 用氧乙炔氣體作為加熱源，用燃?xì)饣蚨栊詨嚎s氣體霧化并加速噴涂材料，在基材表面沉積形成涂層。 火焰噴涂包括線材火焰噴涂和粉末火焰噴涂。五、熱噴涂方法常用的火焰噴涂材料及用途線材火焰噴涂設(shè)備示意圖和噴涂槍。（1）線材火焰噴涂（1）線材火焰噴涂 線材火焰噴涂原理圖。（2）粉末火焰噴涂 粉末火焰噴涂的基本原理和噴涂槍。（2）粉末火焰噴涂 工藝流程工件表面預(yù)處理預(yù)熱噴涂打底層噴涂工作層后處理。 a) 預(yù)熱目的：1） 去除工件表面的水分；2） 提高工件表面與

8、熔粒的接觸溫度；3） 降低涂層冷卻速度，減小涂層內(nèi)應(yīng)力。 預(yù)熱溫度一般控制在150300為宜。可直接用噴槍預(yù)熱?；鹧鎳娡抗に嚕?）b) 噴涂 需打底層時(shí)，可在噴涂工作層之前用鉬或放熱型的鎳包鋁、鋁包鎳粉末先噴涂一層厚度約0.100.15mm的打底層。 嚴(yán)格控制噴涂材料的供給速度、噴涂距離（100150mm）、每道涂層的厚度（0.10.15mm）、噴槍與工件的移動(dòng)速度（718mmin）和層間溫度（85MPa）。2） 涂層致密（最高密度可達(dá)99.9）。3） 工件表面溫度低。4） 效率非常低，運(yùn)行成本高，只用于含碳化物涂層的噴涂。（3）爆炸噴涂特點(diǎn)1） 航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金風(fēng)扇葉片阻尼臺(tái)上用爆炸噴涂0.

9、25mn厚的WC，壽命提高10倍；2） 燃燒室的定位卡環(huán)上噴一層0.12mm厚Cr3C2，壽命提高7倍。（4）爆炸噴涂應(yīng)用（1）超音速火焰噴涂原理 超音速火焰噴涂原理圖。超音速火焰噴涂(High Velocity Oxygen Fuel，簡(jiǎn)稱HVOF)1） 焰流速度高但溫度相對(duì)較低，適合噴涂含碳化物材料。2） 涂層致密（99.9），表面粗糙度低。3） 結(jié)合強(qiáng)度略低于爆炸噴涂，達(dá)70MPa以上。4） 噴涂效率高，但燃料消耗大，噴涂成本比較高。；5） 噪音大(120dB)，需有隔音和防護(hù)裝置。（3）超音速噴涂的特點(diǎn)超音速噴涂的涂層質(zhì)量?jī)?yōu)于等離子噴涂的涂層。（4）涂層性能及應(yīng)用各種熱噴涂方法比較1

10、對(duì)涂層結(jié)合力要求不高，噴涂材料熔點(diǎn)2500，可采用火焰噴涂。2 對(duì)涂層性能要求較高，噴涂高熔點(diǎn)材料時(shí)時(shí)，應(yīng)采用等離子噴涂。3 工程量大的金屬噴涂施工最好采用電弧噴涂。4 要求高結(jié)合力、低孔隙度的金屬、合金及以某些金屬陶瓷涂層可采用超音速火焰噴涂。5 對(duì)于批量大的工件，宜采用自動(dòng)噴涂。六、噴涂工藝的選擇原則1 噴涂耐腐蝕涂層(1) 鋁、鋅及其合金涂層：鋅、鋁的腐蝕電極電位高于鐵，涂層有保護(hù)作用，可用于橋梁、鐵塔等大型部件的防腐處理(在鋅中加鋁可提高涂層的耐蝕性能，若鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30，則耐蝕性最佳) 。(2) 不銹鋼涂層：不銹鋼電極電位比鐵高，易在涂層孔隙處產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，所以噴涂后必須封孔處理

11、。(3) 塑料涂層：用于化工、食品等行業(yè)。七、熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用(1) 用于耐磨的涂層：1) 涂層硬度超過磨料硬度：如氧化鋁陶瓷涂層或鎳基、鈷基碳化鎢涂層。用于軋輥、螺旋送料器等部件。(2) 用于修復(fù)的涂層：噴涂鐵基或鎳基耐磨合金涂層 。2 噴涂耐磨涂層3 噴涂耐高溫涂層(1) 抗高溫氧化的涂層：如超音速火焰噴涂Cr2C3-NiCr涂層；用等離子噴涂氧化鋁陶瓷涂層。(2) 熱障涂層：使金屬基體與高溫環(huán)境隔離，保持金屬構(gòu)件的力學(xué)性能。3 噴涂耐高溫涂層（1）生物相容性涂層：在種植體(不銹鋼等)表面用等離子噴涂一層生物相容性好的羥基磷灰石涂層，生物組織可以長(zhǎng)入涂層中的孔隙中，與種植體形成牢固的結(jié)合。

12、4 噴涂功能涂層5 裝飾6 汽車制造6 航空航天熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng) 1 外觀 涂層應(yīng)無剝離、裂紋、大的變形等宏觀缺陷。2 涂層的硬度 用布氏、洛氏、維氏和顯微硬度法測(cè)量涂層硬度。八、熱噴涂的涂層質(zhì)量評(píng)定（1） 直接測(cè)量法：用卡尺或在顯微鏡下測(cè)量。（2） 測(cè)厚儀測(cè)量法：1） 渦流法：利用高頻磁場(chǎng)引起金屬內(nèi)部渦流，渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又影響探頭的阻抗，測(cè)量其阻抗值就可確定涂層的厚度。2） 磁性法：根據(jù)非磁性涂層對(duì)探頭磁通量的變化值來測(cè)量。3 涂層的厚度（1）涂層拉伸結(jié)合強(qiáng)度：制備試樣，涂層厚度大于0.38mm。用粘結(jié)劑把試樣粘結(jié)在一起，然后將其拉斷，拉伸結(jié)合強(qiáng)度： b FA0式中，b 為涂層結(jié)合

13、強(qiáng)度；F為試樣斷裂載荷；A0為試樣涂層面積。4 涂層結(jié)合強(qiáng)度（1）（2）涂層剪切強(qiáng)度：用粘結(jié)劑將涂層A粘在B上(a)，然后拉伸使涂層與基材分離；或用(b)方法在材料試驗(yàn)機(jī)上緩慢加壓，直至涂層被剪切剝離，此時(shí)涂層的剪切強(qiáng)度F： 式中，P涂層剪切剝離時(shí)的載荷；D試樣末噴涂前的直徑；L涂層在試樣上的寬度。涂層結(jié)合強(qiáng)度（2）（3）涂層的彎曲強(qiáng)度：將涂層試樣彎曲到一定角度時(shí)，涂層開始出現(xiàn)龜裂的彎曲角度就是涂層的彎曲強(qiáng)度。涂層結(jié)合強(qiáng)度（3）式中，m涂層材料密度（m可從相關(guān)手冊(cè)中查得）。4 涂層的孔隙度（1）（1）計(jì)算法：按圖351加工涂層試樣并稱重，涂層密度c： 式中G試樣重量；s 基材密度；Vs基材體積

14、；Vc涂層體積。 根據(jù)c算出涂層孔隙度 孔隙度5 涂層的金相檢測(cè) 用金相觀察涂層的組織、涂層與基體的結(jié)合程度、涂層中的微觀缺陷等。涂層的孔隙度（2）（2） 金相法：用金相顯微鏡中的柵格測(cè)定孔隙所占的格數(shù)，與總視場(chǎng)格數(shù)的比值即為涂層的孔隙度。（3） 試劑法和 高壓放電法。1910年：線材火焰噴涂技術(shù)；20年代：電弧絲噴涂技術(shù)；50年代：爆炸噴涂和等離子噴涂技術(shù)；60年代：自熔性合金粉末火焰、等離子噴涂和噴焊技術(shù)；80年代：超音速火焰噴涂技術(shù)；90年代：激光熔覆技術(shù)。九、熱噴涂技術(shù)的發(fā)展過程60年代以來主要噴涂方法的應(yīng)用比例 （1） 大功率高熱焓等離子噴涂，提高噴涂效率，降低成本。（2） 精密噴涂

15、技術(shù)。（3） 用熱噴涂法部分代替鍍硬鉻的工藝。（4） 新型熱障涂層，如噴涂0.3mm的MCrAlY熱障涂層可使基材溫度降低200300。（5） 噴涂新材料，如納米涂層材料、非晶態(tài)涂層材料。（6） 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，提高生產(chǎn)效率，減少工作強(qiáng)度。 熱噴涂技術(shù)主要發(fā)展動(dòng)向（1）（7） 在較低溫度下具有高速飛行的噴涂，如脈沖放電線爆噴涂）和冷噴涂技術(shù) 。 熱噴涂技術(shù)主要發(fā)展動(dòng)向（2）一、熱噴焊的特點(diǎn) 用熱源將涂層材料重熔，涂層內(nèi)顆粒之間、涂層與基體之間形成無孔隙的冶金結(jié)合。第二節(jié) 熱噴焊工藝與特點(diǎn)1）工件表面溫度：噴涂時(shí)工件表面溫度900。2）結(jié)合狀態(tài)：噴涂層以機(jī)械結(jié)合為主；噴焊層是冶金結(jié)合。3）粉末材

16、料：噴焊用自熔性合金粉末，噴涂粉末不受限制。4）涂層結(jié)構(gòu)：噴涂層有孔隙，噴焊層均勻致密無孔隙。5）承載能力：噴焊層可承受沖擊載荷和較高的接觸應(yīng)力。1 熱噴焊工藝與熱噴涂工藝的區(qū)別（1） 越大，涂層性能與原粉末性能偏差越大。噴焊層的約510，噴涂層的幾乎為零。熱噴焊工藝與熱噴涂工藝的區(qū)別（2）6） 涂層稀釋率 ：式中A噴焊金屬質(zhì)量；B基材熔化的金屬質(zhì)量。 自熔性合金粉末：利用合金中B、Si元素的作用，獲得高質(zhì)量的噴焊層。B、Si的作用是：（1）降低合金熔點(diǎn)，擴(kuò)大固液兩相區(qū)（熔點(diǎn)9501200）。（2）起到脫氧還原作用。（3）起到造渣作用。（4）利用B、Si固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、生成的金屬間化合物以

17、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噴焊工藝性能。二、常用熱噴焊材料 常用的熱噴焊材料分為鐵基、鎳基、鈷基和銅基四大類。熱噴焊材料分類 用氧乙炔火焰作為噴焊的熱源，把自熔合金粉末噴涂在基材表面，然后在基材不熔化的前提下加熱熔化涂層，獲得致密的、結(jié)合牢固的噴焊層。1 火焰噴焊設(shè)備 噴焊槍三、氧乙炔火焰噴焊（1） 預(yù)處理：清潔、粗化被處理工件表面；（2） 預(yù)熱：使工件產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臒崤蛎?，減少噴焊層應(yīng)力。（3）噴粉和重熔： 1） 一步法：邊噴粉邊熔化。特點(diǎn)是粉末沉積率高，但涂層厚度不均勻。 2） 二步法：先噴涂，然后用重熔槍將涂層熔化形成噴焊層（“鏡面”反光）。（4） 后

18、處理：噴焊較硬涂層時(shí)，應(yīng)采取噴焊后緩冷的措施。2 火焰噴焊工藝3 火焰噴焊的應(yīng)用1 等離子噴焊設(shè)備 一般采用聯(lián)合弧。 噴嘴的長(zhǎng)度L和直徑d比(稱為壓縮比)通常在11.4之間，以獲得柔性弧。 噴焊槍要固定在機(jī)械擺動(dòng)裝置上左右擺動(dòng)。四、等離子噴焊 噴焊工藝參數(shù)有：轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧電流、噴焊速度、送粉量、氣體流量、噴槍擺動(dòng)頻率和幅度，噴嘴距工件距離等。2 等離子噴焊工藝（1） 轉(zhuǎn)移弧電流：對(duì)噴焊層的形狀、稀釋率有較大的影響。（2） 噴焊槍的擺動(dòng)：擺動(dòng)軌跡對(duì)噴焊層的截面有影響。 與其它涂層技術(shù)相比，等離子噴焊技術(shù)的主要特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率高。（2）稀釋率低(5)。（3）工藝穩(wěn)定性好，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（4

19、）噴焊層平整，成分均勻，可獲得0.258mm任意厚度噴焊層。3 等離子噴焊的特點(diǎn)4 等離子噴焊的應(yīng)用（1）等離子噴焊的應(yīng)用（2） 噴焊層主要評(píng)定指標(biāo)有涂層厚度、硬度、稀釋率、結(jié)合強(qiáng)度以及界面和涂層顯微結(jié)構(gòu)等。五、噴焊層質(zhì)量評(píng)定 在金屬零件表面熔敷一層性能特殊的合金層。一、影響堆焊層性能的因素(1) 堆焊層的成分 堆焊屬于異種金屬焊接，難度較大。第三節(jié) 堆焊工藝及特點(diǎn)1） 冶金相容性：堆焊材料與基體在液態(tài)和固態(tài)時(shí)的互溶性，是否出現(xiàn)金屬間化合物。2） 物理相容性：兩者之間的熔點(diǎn)、膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率的差異將影響堆焊層的應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度。(2) 堆焊層與基材的相容性(3) 堆焊層的內(nèi)應(yīng)力 用焊前預(yù)熱和焊后

20、緩冷，或打底層的方法減少堆焊層的內(nèi)應(yīng)力。避免在熔合區(qū)產(chǎn)生脆性相。(4) 堆焊的熔合區(qū)(5) 稀釋率 一般稀釋率越低越好，取決于堆焊方法和堆焊工藝參數(shù)。幾種常用的堆焊方法比較。二、堆焊方法（1） 在允許的稀釋率下具有最高的熔敷速度。（2） 能獲得符合要求最小堆焊層厚度。（3） 經(jīng)濟(jì)性。選擇堆焊方法的原則 堆焊材料分鐵基、鎳基、鈷基、銅基和碳化鎢基等。 常見的堆焊材料形狀及適用的堆焊方法。三、常用堆焊材料及其堆焊工藝 按合金元素含量分為低合金、中合金和高合金三種。根據(jù)材料的碳當(dāng)量選擇最低預(yù)熱溫度。1 鐵基堆焊材料及堆焊工藝1) 珠光體鋼堆焊材料：c0.5，堆焊層為珠光體組織，硬度2038HRC?？?/p>

21、焊性好，有一定的耐磨性、韌性和切削加工性能，價(jià)格便宜，可用于不要求高硬度零件表面的堆焊和打過渡層的堆焊。用手工電弧堆焊和熔化極自動(dòng)堆焊，焊前不預(yù)熱。2) 馬氏體鋼：堆焊層組織為馬氏體，硬度2565HRC。堆焊層韌性、強(qiáng)度和耐磨性都好，是最經(jīng)濟(jì)的堆焊材料。堆焊方法有手工電弧堆焊和熔化極自動(dòng)堆焊，預(yù)熱溫度150350。（1）低合金鋼堆焊材料1) 工、模具鋼堆焊時(shí)需預(yù)熱200600 ?？捎檬止る娀《押?、氣保堆焊和埋弧焊。母材碳當(dāng)量較高時(shí)可先用30HRC珠光體鋼堆焊一、二層，然后再堆焊耐磨層。焊后應(yīng)緩冷。（2） 中、高合金鋼堆焊材料（1）2) 高錳鋼（奧氏體錳鋼）：硬度約200HB，受強(qiáng)烈沖擊后轉(zhuǎn)變成

22、馬氏體，硬度提高到450500HB。高錳鋼用鉻錳鋼和高錳鋼堆焊材料堆焊，主要用于高錳鋼鑄件缺陷的補(bǔ)焊和修復(fù)，一般用手工電弧焊。為減少裂紋，應(yīng)采取以下措施：a) 焊前不預(yù)熱，用小電流、斷續(xù)焊、焊后快冷，使碳化物來不及析出。b) 采用短道焊、分散焊、焊后捶擊等方法，以減少焊接應(yīng)力。c) 舊件堆焊時(shí)，應(yīng)先磨去表面冷作硬化部分后再焊。中、高合金鋼堆焊材料（2）（3） 奧氏體鉻鎳鋼：有優(yōu)良的耐蝕性和抗高溫氧化性，主要用于石化企業(yè)中需要耐蝕、耐熱零件的堆焊。常用手工電弧焊和帶極埋弧堆焊堆焊?；氖堑吞迹ê辖穑╀摃r(shí)，先用高鉻不銹鋼打過渡層（圖623）。多數(shù)情況下不預(yù)熱，堆焊電流盡可能小。中、高合金鋼堆焊材料

23、（3）(4) 高鉻合金鑄鐵：堆焊組織中含有大量柱狀高硬度的Cr7C3相（圖），有很高的抗磨粒磨損、耐熱、耐蝕性能，用于鏟斗齒、高爐料鐘等設(shè)備的堆焊。堆焊方法有手工電弧堆焊和氧一乙炔焰堆焊，堆焊層允許有一些裂紋。中、高合金鋼堆焊材料（4） 常用的鎳基堆焊材料Ni-Cr-B-Si型有較低的熔點(diǎn)（1040）、較好的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性，堆焊層組織是奧氏體+硼化物+碳化物，有優(yōu)良的耐低應(yīng)力磨料磨損和耐金屬間磨損性能，以及耐高溫、耐腐蝕和抗氧化性。因鎳基合金脆，一般制成鑄造焊絲用氣焊或鎢極氬弧焊（TIG焊）堆焊?？捎糜诟邷亻y門、泵的柱塞等零件的堆焊。2 鎳基堆焊材料及工藝 稱為司太立合金。具有一定的抗粘著磨損

24、能力和較高的抗氧化、耐蝕和耐熱性能，在650時(shí)仍能保持高的硬度。鈷基堆焊材料價(jià)格昂貴，應(yīng)采用低稀釋率的氧一乙炔焰堆焊或粉末等離子堆焊，焊前預(yù)熱200500。可用于高溫腐蝕和高溫磨損工況條件下工件的堆焊。3 鈷基堆焊材料及工藝 堆焊層是含碳化鎢硬質(zhì)顆粒和較軟的基體金屬復(fù)合材料（圖）。基體金屬有鐵基、鎳基、鈷基和銅基合金。碳化鎢堆焊多用氧一乙炔焰手工堆焊，用中性焰，停留時(shí)間不宜過長(zhǎng)，焊后應(yīng)緩冷。碳化鎢堆焊在石油鉆探、冶金、礦山開采等設(shè)備上應(yīng)用較普遍。4 碳化鎢堆焊材料及工藝各種堆焊材料的性能比較一、涂敷原理與特點(diǎn) 通過電極與金屬之間的火花放電，使電極材料(如WC、TiC等)熔滲進(jìn)金屬工件的表層，從

25、而形成含電極材料的合金熔覆層。1 電火花涂敷原理 電火花涂敷設(shè)備的示意圖。其它熔覆技術(shù)（1）電極開始接近工件，電容充電（圖517a）（2）當(dāng)電極接近工件到某個(gè)距離時(shí)，空間被擊穿電離而產(chǎn)生電火花，瞬時(shí)電流密度106Acm2，放電時(shí)間為數(shù)毫秒，產(chǎn)生幾千度高溫，使該區(qū)域的局部材料熔化或氣化，部分電極材料和基體材料向周圍介質(zhì)中濺射（圖517b）。2 電火花涂敷過程（1）（3）電極繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，電極和工件上熔化了的材料擠壓在一起（圖517c）。（4）電容放電結(jié)束，電極向上運(yùn)動(dòng)，工件表面熔融的材料迅速冷卻而凝固（圖517d）。電火花涂敷過程（2）（1）設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。（2）強(qiáng)化效果顯著。（3）涂層結(jié)合非常牢固。（4）工件變形小。（5）表面粗糙度較高。（6）涂敷效率低（0.3cm2min）。4 電火花表面涂敷的特點(diǎn)1 電火花涂敷工藝（1）電極材料：以提高硬度和耐磨性的電極選用YG硬質(zhì)合金；以修復(fù)為目的則根據(jù)工件對(duì)硬度、厚度等的要求采用硬質(zhì)合金、碳鋼、合金鋼、銅、鋁等材料作電極。（2）電火花涂敷電規(guī)準(zhǔn)的選擇：根據(jù)要求的表面粗糙度和涂敷速度，選擇電容的容量。初期用粗規(guī)準(zhǔn)，以提高涂敷速度，然后逐漸降低電規(guī)準(zhǔn)來減小粗糙度。二、電火花涂敷工藝及涂層特性（1）表面形貌 表面由無數(shù)密集的涂敷點(diǎn)和放電凹坑所構(gòu)成的，宏觀呈銀灰色