泰科阀门有限公司-热喷涂工艺

（一）热喷涂工艺特点

热喷涂工艺选择为了满足零件使用要求的涂层，应结合零件使用工况条件及各种涂层材料的成分、性能、工艺特点、涂层性能及适用的使用环境等综合考虑，确定合适的喷涂材料，谨慎选择喷涂工艺。

热喷涂工艺方法较多，但每种方法都有其自身的优点和局限性，从不同的角度进行热喷涂工艺选择，会得出不同结果。以高速火焰喷涂为例，当采用HVOF工艺喷涂金属。合金、及金属陶瓷类材料时，可获得结合强度高（）70MPa）、致密度高（空隙率《1%）、氧化物含量少的高质量涂层，但该工艺存在运行成本较高、对基本数人热量较大、不能喷涂氧化物陶瓷等缺点。因此，在选择热喷涂工艺时，应针对具体需求进行具体分析，下面分析从涂层性能、喷涂材料类型、喷涂经济性能及现场施工适应性等四个方面进行分析。

一、以涂层性能为出发点的选择原则

1、喷涂性能要求不高、使用环境无特殊要求，且喷涂材料熔点低于2500℃，可选择设备简单、成本较低的氧-乙炔火焰喷喷涂工艺。如一般工件尺寸修复和常规表面防护等。

 2、喷涂性能要求较高。工况条件较恶劣的贵重或关键部件，可选用等离子喷涂工艺。相对于氧乙炔火焰喷涂来讲，等离子喷涂的焰流温度高，溶化充分，具有非氧化性，涂层结合强度高，空隙率低。

 3、涂层要求具有高结合强度、极低空隙率时，对金属或金属陶瓷涂层，可选用高速火焰（HVOF）喷涂工艺；对氧化物陶瓷涂层，可选用高速等离子喷涂工艺（如Plaz Jet等离子喷涂）。如果喷涂易氧化的金属或金属陶瓷，则必须选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺，如 Ti、B4C等涂层。

二、以喷涂材料类型为出发点的选择原则

 1、喷涂金属或合金材料，可优先选择电弧喷涂工艺。

 2、喷涂陶瓷材料，特别是氧化物陶瓷材料或熔点超过3000℃的碳化物、氮氧化物陶瓷材料时，应选择等离子喷涂工艺。

 3、喷涂氧化物涂层，特别是WC-Co、Cr3C2-NiCr类氮化物涂层，可选用高速火焰喷涂工艺，涂层可获得良好的综合性能。

 4、喷涂生物涂层时，宜选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺。

三、以涂层经济行为出发点的选择原则

在喷涂原料成本差别不大的条件下，在所有热喷涂工艺中，电弧喷涂的相对工艺成本最低，且该工艺具有喷涂效率高、涂层与基体饥结合强度较高、适合现场施工等特点，应尽可能选用电弧喷涂工艺。

四、以现场施工为出发点的选择原则

以现场施工为出发点进行工艺选择时，应首选电弧喷涂，其次是火焰喷涂，便捷式HVOF及小功率等离子喷涂设备也可在现场进行喷涂施工。目前，还有人将等离子喷涂设备安装在可以移动的机动车上，形成可移动的喷涂车间，从而   完成远距离现场喷涂作业。

（二）热喷涂工艺流程

热喷涂生产一般包括3个基本工序—工件表面预处理、喷涂和涂层后处理，其基本工艺流程如图所示。

现将各工序的主要内容简述如下：

1.工件表面预处理

为了使涂层和基体材料很好地结合以及满足喷涂工艺的需求，基材表面必须进行预处理，包括表面预加工、净化、粗糙化和黏结底层等几个步骤。

 （1） 表面预加工是在喷涂之前对工件进行车削和磨削等表面加工，以清除工件上的原喷涂层、其他表面处理层（淬火层、渗碳层等）各种损伤和毛刺，修真表面的不均匀磨损，预留喷涂层厚度等，以保证合适的基体表面和共建喷涂后的尺寸精度。

 （2） 净化处理目的是除去工件表面的所有污物，如油脂、油漆、锈迹和氧化皮及其他污 垢等。其中，有代表性的是油脂和锈迹，故简单地说，净化处理的关键是除油和除锈。除油的方法很多，主要的是溶剂清洗、水基清洗剂清洗，碱液（和酸液）清洗、电解清洗、乳化液清洗、超声波清洗、超临界二氧化碳清洗及加热脱脂等；除锈的主要方法则有化学除锈、点化学除锈、火焰除锈、机械除锈（喷砂、滚光、手工及及机动工具除锈）等。

 （3） 粗化处理目的是増加涂层与基材间的接触面，増大涂层与集采的机械咬合力，使净化处理过的表面更加活化，以提高涂层与基材的结合强度，同时基材表面粗化还改 变涂层中的残余应力分布，对握高涂层的结合强度也是有利的。粗化处理的方法有喷砂、机械加工（如车螺纹、滚花）、电拉毛和宏观粗化等，其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法。

 （4） 黏结底层是在喷涂一些与基材粘结不好的涂层材料时，先选择一种与集体材料粘结好的材料喷涂一层过渡层，以加强涂层与基体的结合。常用作黏结底层的材料有Mo、NiAl、NiCr及铝青铜等,底层的厚度一般是0.08-0.18 μm。 Mo、NiAl、NiCr及铝青铜等，底层的厚度一般是0.08-0.18 p m。净化和粗化表面的方法很多，选择应根据基材的材质、形状。厚度、表面原始状况和涂层的设计要求以及施工条件等因素而选择。

2. 预热

预热的目的是为了消除工件表面的水分，提高喷涂时涂层基体界面的温度，减少基材与涂层材料的膨胀差异造成的残余应力，以避免由此导致的涂层开裂和改善涂层与基体结合强度。预热温度取决于工件的大小，形状和材质以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素，一般控制在60〜120°C范围。其实预热还不能算作一个独立的工序，实际上它是喷涂的预备操作，有时也把它算入预处理之内。

3. 喷涂

这是整个热喷涂工艺的主体和关键工序，其他的工序都是为保证此而进行的。喷涂的操作主要是选择喷涂方法和喷涂参数。喷涂的方法有多种，而且目前还在发展，采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况及对涂层质量的要求。歹0如，喷涂陶瓷最好选用等离子喷涂；喷涂碳化物金属陶逢层可采用高速火焰喷涂；若是喷涂塑料则只能采用火焰喷涂；而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话，采用灵活高效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂是较佳的选择。总之，喷涂方法的选择一般来说是多样的，但多某种应用来说中有—种方法是最好的。为获得高质量的涂层和扌是高喷涂效率，应正确选择和优化喷涂条件，这就要针对涂层材料、盆腔性能和工件的具体而确定。

4.涂层后处理

有些涂层在喷涂后不能直接使用，而须进行各种后续处理。例如，对用于防腐蚀的涂层要进夕封孔处理，以防止腐蚀介质渗入涂层的孔隙而腐蚀基体；对有些承受冲击磨损或高应力载荷的逵层，要进行纵容处理，使其与基体的结合从以机械结合为主转变为普遍的治金结合，已提高涂层的结合强度；又如，对有尺寸精度要求的涂层，要进行适当的机械加工等。

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