熱噴涂技術(shù)

熱噴涂技術(shù)是表面工程學(xué)的重要組成部分。是一種材料表面強(qiáng)化和表面改性的新技術(shù)，它可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱，防輻射，減磨，密封等性能。原則上講可在任何固體物質(zhì)上噴涂?？蓢娡康牟牧嫌薪饘?，合金，塑料，陶瓷，金屬陶瓷以及它們的復(fù)合物等等。定義：[ISO14919，EN1274]1熱噴涂技術(shù)概念

熱噴涂技術(shù)主要用于對(duì)部件的修復(fù)，預(yù)保護(hù)及新產(chǎn)品的制造，可使工件獲得所需要的尺寸和性能，可廣泛地應(yīng)用于航天，航空，船舶，汽車，機(jī)車，石化，紡織，橋梁，機(jī)械制造等領(lǐng)域。并且隨著先進(jìn)的熱噴方法的出現(xiàn)以及各種噴涂方法的不斷完善，這項(xiàng)技術(shù)由以往的維修為主發(fā)展到當(dāng)今，已逐漸成為產(chǎn)品制造不可缺少的工藝方法之一，即較廣泛地用于新產(chǎn)品的制造。熱噴涂應(yīng)用1)工藝靈活，適應(yīng)范圍廣。熱噴涂施工對(duì)象，可小可大。小的可到10mm內(nèi)孔(線爆噴涂)，大的可到橋梁，鐵塔(火焰線材噴涂、電弧噴涂)?？稍趯?shí)驗(yàn)室、車間內(nèi)進(jìn)行真空氣氛中噴涂，也可在野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)?？烧w噴涂，也可局部噴涂。

2)基體及噴涂材料廣泛?；w可是金屬、非金屬(包括陶瓷、塑料、石膏、水泥、木材、甚至紙張)。噴涂材料可是金屬及其合金、塑料、陶瓷等?？梢哉f(shuō)，幾乎是無(wú)所不能噴。這樣，就有可能通過(guò)熱噴涂方法制備金屬/非金屬?gòu)?fù)合涂層，從而獲得用其它方法難以得到的綜合性能。

3)除去火焰噴焊外，用熱噴涂工藝加工的工件受熱較少，工件產(chǎn)生的應(yīng)力變形很小。

4)生產(chǎn)效率高。熱噴涂工藝生產(chǎn)效率，從幾公斤（每小時(shí)噴涂材料重量）到數(shù)10公斤，甚至200公斤，沉積效率很高。

5)應(yīng)用范圍廣。（下面專門介紹）熱噴涂特點(diǎn)Prinzipleofthermalspraying原理噴涂材料：-粉末-絲材-棒材能量源：-火焰-電弧-等離子加熱與加速噴槍基體無(wú)特別大影響燃燒產(chǎn)生熱量:heatgenerationbycombustionprocesses:火焰噴涂flamespraying

D-槍D-gun

超音速噴涂High-Velocity-Oxygen-Fuelspraying(HVOF)

電能產(chǎn)生熱量:Heatgenerationbyelectricalprocesses:電弧噴涂arcspraying

等離子噴涂plasmaspraying

激光噴涂laserspraying

Particletrajectory粒子軌道powderinjection注入粉末plasmaplume等離子束Coating涂層Substrate基體tolow低Optimal最佳tohigh高粒子速度粉\絲火焰噴涂冷噴涂電弧噴涂溫度爆炸噴涂熱能噴涂材料動(dòng)能高能量-等離子噴涂程序控制自動(dòng)控制技術(shù)低能量-等離子噴涂新材料：OEM的應(yīng)用

年總交易額2各種熱噴涂方法簡(jiǎn)介根據(jù)ISO14917分類火焰粉末噴涂焰溫火度:氣體:氧氣＋乙炔、丙烷、氫氣、天然氣材料:粉末(金屬,合金,陶瓷)粒子速度:max.50m/s典型粒子尺寸:20μm<d<120μm沉積效率:6kg/h(金屬)2kg/h(陶瓷)氣體:氧氣＋乙炔、丙烷焰溫火度:（非加熱區(qū)）材料：塑料（顆粒）粒子速度:max.50m/s沉積效率:２－４kg/h塑料火焰噴涂塑料火焰噴涂原理火焰絲(棒)材噴涂氣體:氧氣＋乙炔、丙烷、氫氣、天然氣火焰溫度:材料:絲(棒)材(金屬，合金，陶瓷)直經(jīng):2-6粒子速度max.200m/s沉積效率：8kg/h(金屬材料)氣體:氧氣＋乙炔、丙烷、氫氣、天然氣煤油焰溫火度:材料:粉末(金屬,合金,陶瓷)粒子速度:max.5５0m/s沉積效率:４－８kg/h(金屬)2－４kg/h(陶瓷)

超音速火焰噴涂HVOFsystemofthe3rdgeneration第三代超音速噴涂系統(tǒng)coolingwater冷卻液coolingwater冷卻液powderinjection粉末注入Kerosine煤油Ignition點(diǎn)火Oxygene氧氣HVOFcermetcoating–WC-Co(88/12)HVOF金屬陶瓷涂層—WC-Co(88/12)爆炸噴涂氣體:氧氣＋乙炔火焰溫度:３１６０材料:粉末(金屬,合金,陶瓷)粒子速度:約６００m/s沉積效率:３－６kg/h冷（動(dòng)力、氣）噴涂氣流溫度：約600°C氣流速度：1000m/s沉積效率：3-15kg/h優(yōu)點(diǎn)：＿＿涂層中氧化物含量底。------非常底的熱輸入（母材，噴涂材料）。------高的噴涂及沉積效率。------可實(shí)現(xiàn)厚涂層和結(jié)構(gòu)。------某些材料可實(shí)現(xiàn)不需前處理。電弧溫度：約4000℃能量:電能材料:導(dǎo)電材料(絲材)粒子速度：150m/s熔敷效率：約20㎏／h(200㎏／h)

電弧噴涂絲材絲材霧化氣體空氣流控制粒子流絲材及電源保護(hù)罩粒子速度：４５０m/s熔敷效率：４－８㎏／h材料:粉末(金屬,合金,陶瓷)等離子溫度：20,000k氣體：氬、氫、氦、氮?dú)?/p>

等離子噴涂等離子噴涂噴槍結(jié)構(gòu)

激光噴涂氣體： 二氧化碳、氦、氮、氬、混合氣體溫度：＞10000℃材料:粉末(金屬,合金,陶瓷)粒子速度：1m/s熔敷效率：1-2㎏／h典型熱噴涂方法特性3噴涂層的結(jié)合機(jī)理簡(jiǎn)介

噴涂層與基材的結(jié)合是在以下作用下實(shí)現(xiàn)的：（1）微觀機(jī)械“夾持”作用（2）微觀“焊接”作用（3）擴(kuò)散作用

（1）微觀機(jī)械“夾持”作用基體的表面從微觀上看是凸凹不平的，熔化的顆粒噴射到基體表面后，添滿或部分添滿表面凹的部分，待冷卻后，噴涂材料被機(jī)械“夾持”在基體表面。影響這一作用最主要的因素是熔化顆粒所具有的動(dòng)能

E=1/2mv2

而影響動(dòng)能的最主要因素是粒子噴射的速度。超音速噴涂正是由于粒子噴射速度的大大提高。極大地提高了粒子所具有的動(dòng)能，粒子在打到基體表面時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，從而提高了涂層的結(jié)合強(qiáng)度。

（2）微觀“焊接”作用溫度高的熔液打到基材表面一些尖角部分。會(huì)造成基材尖角局部的熔化，從而實(shí)現(xiàn)微觀“焊接”，影響其因素主要是熔滴的溫度。比如鉬作為打底材料，除了其質(zhì)量重（動(dòng)能大）外，其熔點(diǎn)高達(dá)2620℃，這樣其熔化質(zhì)粒子溫度是造成結(jié)合強(qiáng)度好的重要方面。

（3）擴(kuò)散作用擴(kuò)散效果D=f（t、T）它是時(shí)間和溫度的函數(shù)。隨溫度的提高，擴(kuò)散效果好，故噴焊（噴涂，重熔）是充分提高了溫度及擴(kuò)散時(shí)間，故其結(jié)合強(qiáng)度比單純噴涂好得多，可達(dá)釬焊程度。4熱噴涂工藝過(guò)程熱噴涂工件:-----表面預(yù)處理(制備)-----噴涂-----工件涂層的后加工處理

熱噴涂工件的表面制備

為提高涂層和基體間的結(jié)合強(qiáng)度,對(duì)工件表面進(jìn)行預(yù)處理是一個(gè)十分重要的步驟，它往往關(guān)系到整個(gè)工藝過(guò)程的成敗。1)表面清洗:待噴涂表面及其相鄰近的區(qū)域除油、去污、除銹等清洗工作。2)表面預(yù)加工:預(yù)加工的方法有車削、磨削等.預(yù)加工可以1)除去待修工件表面的各種損傷(如疲勞層和腐蝕層等)，原噴涂層、淬火層、滲碳層、滲氮層等，以及修正不均勻的磨損表面，使涂層的厚度均勻化。2)預(yù)留涂層厚度。3)以提高涂層與工件的結(jié)合強(qiáng)度。3)表面粗化:噴砂處理熱噴涂工件后加工

熱噴涂涂層的種類、金相組織以及切削加工最大的特點(diǎn)是具有高的硬度與高的耐磨性。其硬度HRC可達(dá)50～70。象這類熱噴涂涂層可稱之為高硬度熱噴涂涂層.----切削----磨削切削熱噴涂涂層較好的刀具有以下3類：（1)添加碳化鉭、碳化鈮的超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金

(2)陶瓷刀具材料

(3)立方氮化硼(CBN)熱噴涂涂層的切削數(shù)據(jù)“熱噴涂層的切削加工規(guī)則”DVS2305注意事項(xiàng)1975.11熱噴涂涂層的磨削熱噴涂涂層的精加工，通常采用磨削方法，因?yàn)樗梢垣@得更高的精度與更好的表面粗糙度。5熱噴涂材料簡(jiǎn)介

熱噴涂材料的種類：形式:粉末,線材,棒材,帶材,柔性絲等成份:金屬、非金屬、陶瓷、碳化物、自熔合金、復(fù)合粉、塑料、非晶體等熱噴涂材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):ISO/DIS142321997熱噴涂用粉末

ISO/DIS149191997熱噴涂；火焰和電弧噴涂用絲和棒材粉末:線(棒)材:6熱噴涂的質(zhì)量保證

隨著科學(xué)技術(shù)及現(xiàn)代工業(yè)的不斷快速發(fā)展，熱噴涂的涂層性能檢測(cè)及熱噴涂的質(zhì)量控制越來(lái)越被人們重視。國(guó)際國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程也不斷制定和頒布。這些對(duì)提高熱噴涂技術(shù)質(zhì)量控制水平,從而擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍起到積極的作用。質(zhì)量控制因素：熱噴涂設(shè)備噴涂材料和輔助材料噴涂工藝的實(shí)施—準(zhǔn)備、噴涂和后處理人員培訓(xùn)及認(rèn)證需注意的工藝實(shí)施基本條件工件和對(duì)比試驗(yàn)件的檢驗(yàn)。ISO14922-1熱噴涂構(gòu)件的質(zhì)量要求第一部分：選擇和應(yīng)用指南ISO14922-2熱噴涂構(gòu)件的質(zhì)量要求第二部分：全面質(zhì)量要求ISO14922-3熱噴涂構(gòu)件的質(zhì)量要求第三部分：標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求ISO14922-4熱噴涂構(gòu)件的質(zhì)量要求第四部分：基本質(zhì)量要求質(zhì)量管理體系要素完整質(zhì)量要求ISO14922-2一般質(zhì)量要求ISO14922-3基本質(zhì)量要求ISO14922-4合同評(píng)審●▲○設(shè)計(jì)/結(jié)構(gòu)評(píng)定●▲○分承包商●▲○熱噴涂工●●○噴涂監(jiān)督管理●●○質(zhì)量檢驗(yàn)人員●●○生產(chǎn)設(shè)備●●○設(shè)備維修●●●生產(chǎn)計(jì)劃●○-—噴涂工藝評(píng)定a)工藝能力b)生產(chǎn)能力●●●○——噴涂工藝規(guī)程●●○生產(chǎn)檢證（隨生產(chǎn)進(jìn)行）●○—工作指令●○—文件●○—噴涂材料的批量試驗(yàn)●——噴涂材料的儲(chǔ)存及保管●●●基材的儲(chǔ)存及保管●●○噴涂前和工作中的工藝監(jiān)督●●○熱噴涂后的質(zhì)量檢驗(yàn)●●○不符合項(xiàng)的確認(rèn)●●○測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn)●●○標(biāo)識(shí)和可追溯性●●○質(zhì)量記錄●●○注：●完全要求▲較低程度要求（ISO14922-2部分的要求比較）○最低程度要求—不作要求根據(jù)ISO14922的質(zhì)量管理體系要素合同中的熱噴涂質(zhì)量要求無(wú)下一步行動(dòng)ISO9001/ISO9002是否適合達(dá)成協(xié)議的熱噴涂質(zhì)量要求完整質(zhì)量要求

ISO14992-2一般質(zhì)量要求

ISO14992-3基本質(zhì)量要求

ISO14992-4選擇相應(yīng)的要素使用ISO9002-2對(duì)質(zhì)量體系的熱噴涂要求無(wú)有是否熱噴涂人員培訓(xùn)和認(rèn)證

熱噴涂從業(yè)人員素質(zhì)和水平的好壞是熱噴涂質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素。ISO14918中作出熱噴涂從業(yè)人員的資格考核的相關(guān)規(guī)定。國(guó)外非常重視熱噴涂從業(yè)人員職業(yè)培訓(xùn),比如:德國(guó)等歐洲國(guó)家，較早就開展了這方面工作。歐洲焊接聯(lián)合會(huì)熱噴涂委員會(huì)于1993年就制定了有關(guān)熱噴涂人員的培訓(xùn)，考試及資格認(rèn)證方面的規(guī)程，規(guī)程中將熱噴涂從業(yè)人員分為三類:

歐洲熱噴涂技師/ETSS

歐洲熱噴涂教師/ETSP

歐洲熱噴涂工/ETS熱噴涂人員（TS）的培訓(xùn)（根據(jù)EWF規(guī)程）入學(xué)資格培訓(xùn)/證書權(quán)力和職責(zé)工程師，技術(shù)員，技師歐洲熱噴涂技師/ETSS企業(yè)生產(chǎn)，質(zhì)量控制，繼續(xù)培訓(xùn)加工領(lǐng)域培訓(xùn)經(jīng)歷歐洲熱噴涂教師/ETSP自身工作，指導(dǎo)和監(jiān)督無(wú)要求根據(jù)工藝要求工作ETS―FETS―AETS―PETS―H歐洲熱噴涂工/ETS約20%理論約80%實(shí)踐約50%理論約50%實(shí)踐3年實(shí)踐經(jīng)80%理論約20%實(shí)踐3年實(shí)踐熱噴涂企業(yè)的認(rèn)證

熱噴涂監(jiān)督人員的責(zé)任和任務(wù)在E13214中作出了各項(xiàng)的規(guī)定，而熱噴涂從業(yè)人員的資格考查在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14918中也作出了此項(xiàng)規(guī)定。以上這些都為開展熱噴涂企業(yè)的資格認(rèn)證奠定了必要的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，而有關(guān)企業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)為ISO14922-1至-4。1ISO20631991金屬及其它無(wú)機(jī)物涂層，熱噴涂，鋅，鋁及其合金DINEN220632ISO/DIS142311997熱噴涂---設(shè)備的驗(yàn)收條件DINEN13953ISO/DIS142321997熱噴涂---粉抹---成分---供貨技術(shù)條件DINEN12744ISO149161999熱噴涂；附著強(qiáng)度的確定DINEN5825ISO149171996熱噴涂；概念，分類DINEN6576ISO14