表面工程學(xué)第六章-熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)

1、第六章 熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)熱噴涂技術(shù)熱噴焊工藝與特點(diǎn)堆焊工藝與特點(diǎn) 第一節(jié) 熱噴涂技術(shù)一、熱噴涂技術(shù)原理與特點(diǎn)1.熱噴涂原理 熱噴涂是采用各種熱源使涂層材料加熱熔化或半熔化，然后用高速氣體使涂層材料分散細(xì)化并高速撞擊到基體表面形成涂層的工藝過程。其原理示意圖如右圖所示。 熱噴涂技術(shù)是瑞士肖普博士于1910年發(fā)明的；1920年出現(xiàn)了電弧噴涂技術(shù)；20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)了爆炸噴涂和等離子噴涂；20世紀(jì)80年代以來，低壓等離子噴涂和超音速火焰噴涂相繼問世。熱噴涂工藝的分類：2.熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)熱噴涂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：可以在各種基體上制備各種材質(zhì)的涂層基體溫度低：基材溫度一般都在30200之間操作靈活

2、涂層厚度范圍寬熱噴涂技術(shù)的局限性：熱效率低材料利用率低，浪費(fèi)大涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度較低3.涂層材料 盡管涂層材料的選材非常廣泛，但是為了確保涂層的工藝 質(zhì)量，對熱噴涂用材料仍有一定要求：熱噴涂材料最好有較寬的液相區(qū)。這是因?yàn)橥繉硬牧闲枰刍蟛拍車娡康交w上去，而較寬的液相區(qū)可以使熔滴在較長時(shí)間內(nèi)保持液相。對噴涂材料的形狀與尺寸也有要求。一般噴涂用材料必須是線材或粉末材料，線材直徑一般為13mm，而粉末直徑一般為1100um之間。4.涂層形成過程 涂層形成的大致過程是：涂層材料經(jīng)加熱熔化和加速撞擊基體冷卻凝固形成涂層。其中最重要的三個(gè)方面是涂層材料的加熱、加速和凝固過程。加熱熔化：我們一般希望所

3、有涂層材料都完全熔化并一直保持到撞擊基體表面之前，并且不產(chǎn)生揮發(fā)。為達(dá)到完全熔化，存在一個(gè)臨界粉末滯留時(shí)間和臨界粉末尺寸。熔滴的滯留時(shí)間主要取決于焰流速度、能量和噴涂距離。耐熔氧化物的臨界尺寸一般為545um，熔點(diǎn)低于2200K的金屬粉末為45160um。加速過程：涂層材料的噴涂速度主要由焰流速度決定，同時(shí)也與材料的粒徑有關(guān)。噴涂材料在飛行速度最大時(shí)撞擊基體的顆粒動(dòng)能與沖擊變形最大，形成的涂層結(jié)合較好。因此，調(diào)整噴嘴和工件的距離到最佳位置非常重要。凝固過程：熔滴撞擊基材后擴(kuò)展成薄膜，撞擊時(shí)的高速度有助于熔滴的擴(kuò)展，但會(huì)因?yàn)楸砻鎻埩蚰踢^程而停止擴(kuò)展，并凝固成一種扁平的薄餅狀結(jié)構(gòu)。如果顆粒有部

4、分未熔，則未熔部分會(huì)從基板反彈出來，留下空洞或包裹在涂層中形成類似于“夾雜”的組織。如果熔滴過熱，即撞擊基體時(shí)溫度過高，會(huì)造成“噴濺”現(xiàn)象，即熔滴擴(kuò)展后不會(huì)立刻凝固，而是邊緣變厚，趨于破裂，脫離中心液滴并收縮、凝固成許多小球狀液滴。因?yàn)?，未熔和過熱都應(yīng)該是噴涂所避免的。5.涂層結(jié)構(gòu) 右圖為等離子噴涂鉬涂層微觀結(jié)構(gòu)形貌圖。涂層由大小不一的扁平顆粒、未熔化的球形顆粒、夾雜和孔隙組成。幾乎所有的熱噴涂層都有上述特征，差別只在于尺寸的大小和數(shù)量的多少。夾雜一般來說會(huì)損害涂層的結(jié)合強(qiáng)度，但是也有部分夾雜有有利的一面，比如含鉬涂層中形成的氧化鉬具有減摩的作用。熱噴涂涂層中孔隙的產(chǎn)生原因及其影響：孔隙產(chǎn)生原

5、因： （1）未熔化顆粒的低沖擊動(dòng)能； （2）噴涂角度不同時(shí)造成的遮蔽效應(yīng)； （3）凝固收縮和應(yīng)力釋放效應(yīng)?？紫兜暮μ帲簩p壞涂層的耐腐蝕性能，增加涂層表面加工后的粗糙度，降低涂層的結(jié)合強(qiáng)度、硬度、耐磨性。孔隙的優(yōu)點(diǎn)：可以存儲(chǔ)潤滑劑，提高涂層的隔熱性能，減小內(nèi)應(yīng)力并因此增加涂層厚度，以及提高涂層抗熱震性能。此外，孔隙還有助于提高涂層的可磨耗性能，特別適用于可磨耗嚴(yán)涂層中。 在噴涂過程中，相對于基體來說，熔滴非常小，冷卻速度可以達(dá)到106K/s，冷卻后形成非晶態(tài)或亞穩(wěn)相，完全不同于同樣材料在軋制態(tài)或鑄態(tài)的組織結(jié)構(gòu)。在高溫環(huán)境下使用時(shí)，涂層的這些穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)向穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變，或發(fā)生分解。有些相變會(huì)發(fā)生相變

6、應(yīng)力，破壞涂層，因此在設(shè)計(jì)涂層時(shí)應(yīng)引起注意。7.涂層應(yīng)力 大部分涂層材料的冷卻凝固伴隨著收縮過程。當(dāng)熔滴撞擊基體并快速冷卻凝固時(shí)，顆粒內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生張應(yīng)力而在基體表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。噴涂完成后，在涂層內(nèi)部存在殘余張應(yīng)力，大小和涂層厚度成正比。涂層厚度過大時(shí)，涂層內(nèi)的張應(yīng)力超過涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，涂層就會(huì)遭到破壞。噴涂方法和涂層結(jié)構(gòu)也影響涂層的應(yīng)力水平。6.熱噴涂中的相變8.涂層結(jié)合強(qiáng)度熱噴涂技術(shù)中涂層與基材的結(jié)合機(jī)理主要為機(jī)械結(jié)合或稱拋錨作用，即最先形成的薄片狀顆粒與基體表面凹凸不平處產(chǎn)生機(jī)械咬合，隨后飛來的顆粒敷在先到的顆粒表面，依照次序堆放鑲嵌，形成以機(jī)械結(jié)合為主的噴涂層。此外，噴涂過程中顆粒在

7、撞擊到基體時(shí)釋放出大量能量，使基體表面局部達(dá)到瞬時(shí)高溫，導(dǎo)致涂層材料與基體之間發(fā)生局部擴(kuò)散和焊合，形成冶金結(jié)合。又因?yàn)轭w粒撞擊涂層時(shí)冷卻速度非?？欤瑪U(kuò)散反應(yīng)過程非常短，擴(kuò)散層厚度很淺，一般不超過0.5um，所以常常稱其為微冶金結(jié)合。機(jī)械結(jié)合為主的結(jié)合機(jī)理決定了熱噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度比較差，只相當(dāng)于其母體材料的5%30%，最高也只能達(dá)到70MPa。9.熱噴涂工藝流程和質(zhì)量控制熱噴涂工藝流程包括基體表面預(yù)處理、熱噴涂、后處理、精加工等過程。（1）表面預(yù)處理：表面預(yù)處理主要包括清洗、粗化處理，粘結(jié)底層等。清洗過程主要是清洗接替表面所有污垢；粗化處理可以使涂層和集體之間、涂層顆粒之間的結(jié)合得到強(qiáng)化，原因

8、是：提供表面應(yīng)力；提供涂層顆?；ユi的結(jié)構(gòu)；增大結(jié)合面積；凈化表面。粗化處理一般采用噴砂加粘結(jié)底層的辦法。下表為噴砂所應(yīng)達(dá)到的粗糙度條件。 粘結(jié)底層：某些材料能夠在很寬的條件下噴涂并粘結(jié)在清潔、光滑的表面上，而且這類涂層表面粗糙度適中，對隨后噴涂的其他涂層有良好的粘結(jié)作用，因此稱為粘結(jié)底層。粘結(jié)底層材料及使用溫度見右表，當(dāng)基體太薄或太硬而不適合采用噴砂處理時(shí)，采用粘結(jié)底層的方法比較好。采用噴砂加粘結(jié)底層的粗化處理方法，結(jié)合強(qiáng)度最佳。（2）熱噴涂：無論哪種熱噴涂工藝，控制噴涂層質(zhì)量的總原則是一致的，即要對熱能的產(chǎn)生、熱能與噴涂材料交互作用以及顆粒與基體交互作用三個(gè)步驟進(jìn)行嚴(yán)格控制。具體影響參數(shù)可參

9、考下圖。（3）后處理：其包括兩個(gè)方面，一個(gè)是封孔處理，一個(gè)是密化處理。根據(jù)不同的需要采取不同的后處理工藝。 多孔隙是熱噴涂的固有缺陷，而封孔處理的目的就是填充這些孔隙，起到以下作用：防止或阻止涂層界面處的腐蝕；延長鋁和鋅防護(hù)涂層的壽命；在某些機(jī)械部件中防止液體和壓力的密封泄漏；防止污染或研磨碎屑碎片進(jìn)入涂層；保持陶瓷涂層的絕緣強(qiáng)度。一般來說，為了封孔良好，真空封孔是最有效地方法。封孔劑種類很多，關(guān)鍵是要有足夠的滲透性。見下表。（4）機(jī)加工：熱噴涂表面一般比較粗糙，對于特定的使用要求，涂層表面需要進(jìn)行機(jī)加工以達(dá)到所要求的精度和粗糙度。但是許多涂層的機(jī)加工是非常困難的。比如，耐磨涂層材料難以磨削；

10、涂層結(jié)構(gòu)式多孔的，難以達(dá)到高度反光的表面粗糙度；涂層顆粒間的結(jié)合主要是機(jī)械結(jié)合，如果切削壓力過大，單個(gè)顆粒就可能脫出。所有的熱噴涂過程都取決于4個(gè)基本因素，包括設(shè)備（Machine）、材料（Material）、工藝（Methods）和人員（Man），稱之為4M因素。嚴(yán)格控制4M因素，就可以獲得優(yōu)良的熱噴涂涂層。二、熱噴涂工藝方法 在熱噴涂過程中涂層材料受熱后的溫度和加速后的速度是決定涂層結(jié)合強(qiáng)度的兩個(gè)關(guān)鍵因素。書上表6-4列出了我們常用的熱噴涂技術(shù)的工藝特性。1.火焰噴涂（Flame Spray）工藝火焰噴涂是對線材火焰噴涂（Wire Flame Spray）和粉末火焰噴涂（Powder Fl

11、ame Spray）的統(tǒng)稱?；鹧鎳娡吭恚和ㄟ^氧-乙炔氣體燃燒提供熱量加熱熔化噴涂材料，通過壓縮氣體霧化并加速噴涂材料，隨后在基體上沉積成涂層。線材火焰噴涂原理：噴涂用線材送入噴槍后，由噴槍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪連續(xù)輸送到噴嘴，在噴嘴前端被同軸燃燒氣的火焰加熱而熔化，然后被壓縮空氣霧化并加速，噴涂在基體表面。其噴涂材料是線材（連續(xù)的金屬絲）或者棒材（約60cm長的脆性陶瓷棒）或者是帶材（裝有金屬粉末的柔性塑料管）。其原理圖如下所示：粉末火焰噴涂原理：它與線材火焰噴涂的不同之處在于噴涂材料不是線材而是粉末。它用少量氣體將噴涂粉末輸送到噴槍的噴嘴前端，通過燃?xì)饧訜?、熔化并加速噴涂到基體表面，在噴嘴前端加上空氣

12、帽，可以壓縮燃燒焰流并提高噴涂速度。其原理圖如下： 線材火焰噴涂比粉末火焰噴涂便宜，但選材要窄。火焰噴涂的焰流溫度較低，一般用于金屬材料和塑料的噴涂?；鹧鎳娡康膬?yōu)劣勢 火焰噴涂的優(yōu)勢：設(shè)備投資少，操作容易，設(shè)備可攜帶到現(xiàn)場施工，無電力要求，沉積效率高等。至今仍是噴涂純鉬涂層的最好選擇。 火焰噴涂的劣勢：涂層氧含量較高，孔隙較多，涂層結(jié)合強(qiáng)度偏低，涂層質(zhì)量不高。2.電弧噴涂（Arc Spray）工藝電弧噴涂的原理：兩根彼此絕緣并加有1840V直流電壓的線形電極，由送絲機(jī)構(gòu)向前輸送，當(dāng)兩極靠近時(shí)，在兩線頂端產(chǎn)生電弧并使頂端熔化，同時(shí)吹入的壓縮空氣使熔融的液滴霧化并形成噴涂束流，沉積在工件表面。其原

13、理圖如下所示：電弧噴涂只能用于具有導(dǎo)電性的金屬線材，當(dāng)前主要用于噴涂鋅鋁防腐蝕涂層、不銹鋼涂層、高鉻鋼涂層，用于大型零件的修復(fù)和表面強(qiáng)化。電弧涂層的涂層密度比火焰噴涂涂層要致密，結(jié)合強(qiáng)度也較高。而且電弧噴涂的費(fèi)用比較低，噴涂速度和沉積效率都很高，因此是噴涂大面積涂層尤其是長效防腐鋅、鋁涂層的最佳選擇。3.等離子噴涂（Plasma Spray）工藝等離子噴涂的原理：它是采用等離子火焰作為熱源對噴涂材料進(jìn)行加熱的一種技術(shù)。等離子噴槍的陽極嘴和陰極頭都采用高壓水冷卻，它的作用是產(chǎn)生等離子火焰冰噴射出高速氣流。離子氣從陰極流向陽極，經(jīng)壓縮后從陽極噴射出去，壓縮后的等離子電弧，通過陽極孔道噴神后，離子氣

14、發(fā)生膨脹，將壓縮氣流加速到亞音速甚至超音速水平，焰心的最高溫度可達(dá)20003000。粉末送入方式有外送式和內(nèi)送式兩種，外送式即噴嘴之外的區(qū)域送入等離子體焰心中；內(nèi)送式即用送粉管將粉末從噴嘴內(nèi)部送到等離子火焰中。然后，粉末被迅速加熱、加速，并噴涂到基體表面。其工作原理圖見下頁：等離子體： 等離子體是由電離了的原子、分子、離子和電子組成的導(dǎo)電氣體。它通常被稱為物質(zhì)的第四態(tài)，它整體呈電中性，但內(nèi)部導(dǎo)電。根據(jù)電離程度高低，可分為三大類：高溫高壓等離子體，電離度100%，溫度可達(dá)幾億度，用于核聚變；低溫低壓等離子體，電離度不足1%，溫度為50250 ；高溫低壓等離子體，約有1%以上的氣體被電離，有幾萬度

15、，熱噴涂所用的正式這種等離子體。等離子體能提供巨大能量的一個(gè)原因是分子氣體分解原子氣體及電離時(shí)發(fā)生的能量變化。此外，用于等離子噴涂的等離子體通常由氬、氮、氫、氦中的一種或者幾種氣體混合產(chǎn)生，其火焰溫度可達(dá)20000K。等離子噴涂設(shè)備：主要包括電源，電氣控制系統(tǒng)、噴槍、氣源和氣路、供粉系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等，設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。等離子噴涂的優(yōu)勢： （1）焰流溫度高 （2）噴涂材料適應(yīng)面廣，特別適合噴涂高熔點(diǎn)材料 （3）涂層的密度可達(dá)理論密度的85%98%，真空噴涂（在充滿低壓保護(hù)氣體的真空室內(nèi)進(jìn)行的等離子噴涂）可達(dá)到95%99.5%，結(jié)合強(qiáng)度很高（3570MPa） （4）涂層中夾雜少，噴涂質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)

16、于火焰噴涂涂層，這一點(diǎn)可從下圖中得到證明。4.爆炸噴涂和超音速火焰噴涂工藝爆炸噴涂原理：爆炸噴涂的爆炸槍包括一個(gè)長的水冷槍筒，并開有進(jìn)氣門和送分粉口。氧氣和燃料輸送到槍管內(nèi)，同時(shí)喂入一份噴涂粉末。然后點(diǎn)火器點(diǎn)燃混合氣體，引起燃燒爆炸，是噴涂粉末加熱和加速，并以音速的速度噴射出槍管，沉積在基體表面。粉末每噴射一次，就涌入一股脈沖氮?dú)饬髑逑礃尮?。此過程重復(fù)多次就可以獲得涂層。其原理圖如下：爆炸噴涂的優(yōu)勢：噴射流速高，它是噴涂含碳化物金屬陶瓷涂層的理想方法；爆炸涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度非常高，最高可以超過85MPa；涂層的最高密度可達(dá)到理論密度的99.9%；雜質(zhì)含量也較低。爆炸噴涂的劣勢：噴涂效率非常低，

17、運(yùn)行成本相對較高。所以一般只用于含碳化物涂層的噴涂。超音速火焰噴涂（HVOF）的原理：其噴涂實(shí)質(zhì)上是和火焰噴涂一樣，只是多了一個(gè)使噴涂火焰達(dá)到超音速的機(jī)構(gòu)。如下圖所示的HVOF槍是采用高壓水冷的反應(yīng)腔和細(xì)長的噴射管，燃料和氧氣送入反應(yīng)腔，燃燒產(chǎn)生高壓火焰。燃燒火焰被噴射管壓縮并加速噴射出去。此外，還有的是將燃料和氧氣用高壓噴射出去，在噴嘴外燃燒，粉末用高壓氣體從噴嘴內(nèi)軸向送入火焰，然后通過噴嘴外空氣罩中的壓縮空氣將燃燒火焰壓縮、加速，最后噴向基板。超音速火焰噴涂優(yōu)勢： 射流速度高而焰流溫度相對較低，可噴涂含碳化物涂層材料 采用超音速火焰噴涂獲得的涂層最高密度可達(dá)理論密度的99.9%，結(jié)合強(qiáng)度略

18、低于爆炸噴涂，達(dá)70MPa以上 涂層雜質(zhì)少，殘余應(yīng)力小，因此可以噴涂更厚的涂層超音速火焰噴涂劣勢： 超音速火焰噴涂燃料消耗大 噴涂成本目前仍然比較高 噴涂過程中噪聲大三、常用噴涂材料常用的熱噴涂材料主要有以下幾種：金屬熱噴涂材料陶瓷熱噴涂材料塑料熱噴涂材料熱噴涂用復(fù)合粉末材料1.金屬熱噴涂材料：主要有線材和粉末兩種形式。線材主要是用拉拔方法制造的，粉末主要是霧化法制造的。常用熱噴涂材料見下圖2.陶瓷熱噴涂材料：主要形式是粉末，制造方法有熔融破碎、化學(xué)共沉淀、噴霧干燥等。其成本相對較高，應(yīng)用較少。常用材料見下表。3.塑料熱噴涂材料：成本低，投資少，涂層厚度與工作場地?zé)o限制，符合環(huán)保要求。但是，熔

19、化溫度范圍較寬，粘度較低，熱穩(wěn)定性好。常用材料見下表。4.熱噴涂用復(fù)合粉末材料：一類是為適應(yīng)熱噴涂工藝而制備的復(fù)合材料，另一類是通過增強(qiáng)相增強(qiáng)涂層性能的復(fù)合材料。它主要可分為復(fù)合絲材和復(fù)合粉末材料。常用材料見下表。四、熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用1.噴涂耐腐蝕涂層 采用熱噴涂技術(shù)可以噴涂耐各種介質(zhì)腐蝕的保護(hù)涂層，如鋅、鋁、不銹鋼、鎳合金、蒙乃爾合金、青銅以及氧化鋁、氧化鉻陶瓷涂層和塑料等。2.噴涂耐磨涂層 噴涂各種鐵基或鎳基耐磨合金涂層，或氧化鋁、氧化鉻等耐磨陶瓷涂層和鎳基或鈷基碳化鎢涂層。3.噴涂耐高溫涂層 噴涂技術(shù)可用于改善機(jī)械零件的高溫性能。超音速火焰噴涂Cr2C3-NiCr涂層，在900以下是非常

20、好的耐磨涂層，溫度在900以上，則可以采用大氣等離子噴涂氧化鋯涂層。噴涂氧化鋁-氧化鈦等陶瓷涂層，都可以改善機(jī)械零件的抗高溫氧化性能，防止熔融金屬的侵蝕。4.噴涂功能涂層 廣泛應(yīng)用于電氣工業(yè)中，如噴涂屏蔽涂層，用于消除電磁波和無線電波的干擾，同時(shí)清除靜電放電火花。又如，近年來，熱噴涂生物相容性涂層在生物醫(yī)學(xué)方面展示了良好的前景。5.噴涂成型 它是一種采用熱噴涂技術(shù)（最常用的是電弧噴涂和等離子噴涂）制造機(jī)械零件的一種特殊技術(shù)。在20實(shí)際80年代到90年代，熱噴涂行業(yè)得到快速發(fā)展，每年熱噴涂產(chǎn)值都有大幅增長。熱噴涂的應(yīng)用領(lǐng)域和市場見圖6-18，熱噴涂各種工藝方法應(yīng)用情況見表6-10（下頁）。五、熱

21、噴涂涂層質(zhì)量評定1.涂層厚度的測定簡單幾何形狀可直接用游標(biāo)卡尺或千分尺；復(fù)雜形狀可采用磁性法和渦流法測厚儀（參考GB11374-89）2.孔隙率測定金相法：通過圖像分析阿基米德方法：通過比較涂層實(shí)際密度和涂層材料理論密度的差別來確定3.結(jié)合強(qiáng)度測定：拉伸法（右圖）4.涂層顯微結(jié)構(gòu)觀察：與一般材料顯微分析相同六、熱噴涂技術(shù)的新標(biāo)準(zhǔn)等離子噴涂技術(shù)都采用了計(jì)算機(jī)控制大功率等離子噴涂技術(shù)的發(fā)明軸向送粉的三陰極等離子噴槍和高頻等離子噴涂系統(tǒng)的發(fā)明反應(yīng)噴涂技術(shù)熱噴涂監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展是近年來熱噴涂技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志熱噴涂用材料也隨著噴涂技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展第二節(jié) 熱噴焊工藝與特點(diǎn)一、熱噴焊工藝的一般特點(diǎn)熱噴焊層組

22、織致密，冶金缺陷很少，與基材結(jié)合強(qiáng)度高熱噴焊材料必須與基材想匹配，噴焊材料和基材范圍比熱噴涂窄得多。其原因?yàn)椋簢姾覆牧显谝簯B(tài)下應(yīng)該能夠在基材表面鋪展開；噴焊材料必須能夠與基材相容；基材的熔點(diǎn)應(yīng)該高于噴焊材料的熔點(diǎn)；噴焊材料在凝固結(jié)晶過程中盡量避免產(chǎn)生熱裂紋，或者使基材熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。熱噴焊工藝中基材的變形壁熱噴涂大得多熱噴焊層的成分與噴焊材料的原始成分會(huì)有一定差別。稀釋率：=（B/A+B）*100%. 其中A為噴焊的金屬質(zhì)量，B為基材熔化的金屬質(zhì)量。根據(jù)采用的熱源不同，熱噴焊有：氧-乙炔火焰噴焊和等離子噴焊兩種。二、氧-乙炔火焰噴焊 采用氧-乙炔火焰作為噴焊熱源的一種工藝氧-乙炔火焰噴焊設(shè)備

23、：噴焊槍（上圖）、氧氣瓶、乙炔瓶工藝過程：焊前預(yù)處理、噴焊、后處理1.焊前預(yù)處理：保證基材表面必須清潔干凈2.噴焊：主要包括預(yù)熱、噴粉和重熔。預(yù)熱的目的是使工件表面濕氣蒸發(fā)，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臒崤蛎?，減少焊層應(yīng)力，提高噴粉沉積率。噴粉和重熔過程又分“一步法”和“二步法”。3.后處理：強(qiáng)度校核和一些冷卻措施氧-乙炔火焰噴焊優(yōu)勢：在各類工模具修復(fù)方面有極大優(yōu)越性；氧-乙炔火焰噴焊層與基材結(jié)合強(qiáng)度高，耐沖蝕磨損的性能好，在風(fēng)機(jī)葉片等工件表面強(qiáng)化方面有很好的應(yīng)用。三、等離子噴焊等離子噴焊的原理： 等離子噴焊技術(shù)是采用等離子?。ㄞD(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移?。┳鳛闊嵩醇訜峄w，使其表面形成熔池，同時(shí)將噴焊粉末材料送入等離子弧

24、中，粉末在弧柱中得到預(yù)熱，呈熔化或半溶化狀態(tài)，被焰流噴射至熔池后，充分熔化并排出氣體和熔渣，噴槍移開后合金熔池凝固，形成噴焊層的工藝過程。如右圖。等離子噴焊與其他涂層技術(shù)相比，有以下特點(diǎn)： （1）生產(chǎn)效率高。因?yàn)榈入x子噴焊溫度高、傳熱率大，因此噴焊速度高，生產(chǎn)率也較高，并能順利地進(jìn)行難熔材料的噴焊。 （2）稀釋率低。為保持噴焊層的性能，要求基體材料熔入噴焊層的比例少。等離子弧溫度高、能量集中、弧穩(wěn)定性和可靠性好，因此可以在保證稀釋率低（控制到5%）的同時(shí)，保持較高的熔敷率。 （3）工藝穩(wěn)定性好，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （4）噴焊層成分、組織均勻。噴焊層平整光滑，尺寸可以得到較精確地控制，可獲得在0.2

25、58mm之間任意厚度的噴焊層。等離子噴焊適宜對大批量零件的表面強(qiáng)化處理。它已經(jīng)成為內(nèi)燃機(jī)排氣門表面噴焊耐磨涂層的專用工藝。四、常用熱噴焊材料熱噴焊常用材料一般都是以粉末的形式使用的，可分為合金粉末和金屬陶瓷復(fù)合粉末。合金粉末通常用霧化制粉方法制造，金屬陶瓷復(fù)合粉末采用金屬與陶瓷直接混合、包覆型陶瓷粉末與合金粉末混合及噴霧國策很難過中加入陶瓷粉末霧化制造而成。常用材料見下表。一、堆焊層的形成與控制1.堆焊層的形成 由于堆焊層材料與基材成分不同，在堆焊時(shí)必定會(huì)產(chǎn)生一層組織和性能與基材或堆焊層都不相同的過渡層。該過渡層如果是脆性的，將惡化堆焊層性能。2.相容性 堆焊層材料和基材在冶金學(xué)上的相容性主要

26、取決于它們在液態(tài)和固態(tài)時(shí)的互溶性及在堆焊過程中是否產(chǎn)生金屬間化合物。該相容性可以很容易的從合金相圖手冊中查到。此外，堆焊層材料和基材的物理相容性也很重要。3.熔合區(qū) 熔合區(qū)是指堆焊層和基體之間的分界區(qū)，一般包括熔合線和具有結(jié)晶層和擴(kuò)散層的過渡區(qū)段，它與基體之間的界限稱為熔合線。表面缺陷的產(chǎn)生：熔池結(jié)晶就是從未熔化的基體金屬晶粒開始長大。因?yàn)槎押笇雍突w之間晶格類型有差別，容易導(dǎo)致過渡層中晶格畸變，產(chǎn)生各種晶體缺陷。此外，由于熔焊區(qū)內(nèi)各層的結(jié)晶特點(diǎn)不同，可能由于成分的變化形成性能不良的過渡層，影響焊層質(zhì)量。另外，對于那些與基體只能有限互溶而易形成金屬間化合物的堆焊層材料，也必須注意。下圖所示為多層堆焊的示蹤