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热喷涂、喷焊简介

热喷涂、喷焊简介

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一、热喷涂、喷焊的概念
火焰喷涂是借助氧乙炔热源将自熔性合金粉末加热到熔融或半熔融状态,以气流使其雾化,并推动其向基体表面高速喷射,在基体上沉积形成具有各种功能涂层的一种表面工程技术。
热喷涂技术应用十分广泛,选择不同性能的涂层材料和喷涂工艺方法,可制备减摩耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化、热障功能、电磁屏蔽吸收、导电绝缘、远红外辐射等多种功能涂层。涂层材料几乎涉及到所有固态工程材料,包括金属、合金、陶瓷、塑料、及它们的复合材料和其他非金属无机材料,广泛应用于航空航天、冶金、能源、国防、石油化工、机械制造、交通运输、轻工机械、生物工程国民等领域。
热喷焊技术是在经过预处理的工件表面喷涂合金层后,在基体不熔化的条件下加热涂层,使其熔融并润湿工件表面,通过熔融的液态合金与高温固态工件表面的相互扩散,最后形成具有冶金结合和特殊性能的熔焊层。喷焊后焊层与基材之间形成紧密的冶金结合,同时消除了喷涂层中的空隙和夹杂物,使得焊层的结合强度、抗拉强度、致密性、耐蚀性等使用性能大幅提高,因此,热喷焊技术在各领域中获得广泛的应用。
二、热喷涂涂层形成原理
热喷涂的基本过程是:被加热到熔融或半熔融状态的涂层材料熔滴,受火焰气流推动而雾化并向基体表面高速喷射,与基体发生猛烈碰撞、变形、展平而沉积,随后急冷凝固,逐层堆垛而形成涂层。涂层颗粒在喷涂过程中的经历如图所示:

喷涂过程依不同的热喷涂工艺和设备而有差别。影响热喷涂涂层组织、性能和缺陷(孔隙、应力应变等)的相关因素很多,主要有材料种类、颗粒温度、飞行速度、凝固程度、粒度以及喷枪结构、热源种类、焰流气氛和送料方式等。
三、热喷焊喷涂各领域的应用
(一)在机械零部件耐蚀耐磨领域的应用
在机械零部件的某些部位,运用热喷涂(焊)方法,可以制备耐腐蚀、耐磨损或兼有耐蚀耐磨性能的金属涂层。机械零部件制造或修复中采用热喷涂技术有突出的技术经济效益,主要表现在提高部件性能,延长使用寿命 ,修旧利废,高技术修复再制造后的产品达到或优于原部件,提高了产品的质量等方面,直接或间接的产生节资、节材、节能等经济和社会效益。
(二) 在航空航天领域的应用
在航空航天工业中喷涂涂层包括耐冲蚀、耐热、耐磨、热障、封严、润滑等功能,用于喷气发动机叶片和压气机,燃气涡轮叶片等多种零部件。
(三)在汽车工业中的应用
为了提高汽车的性能,减少汽车的能耗和适应环保要求,热喷涂技术在汽车制造行业有较大的发展。采用热喷涂技术的汽车部件有活塞环、气门挺杆、摇臂、发动机气门、消音器、活塞冠顶、缸体内衬、刹车片、垫片、涡轮增压器压缩机等。
(四)在能源工业中的应用
能源工业中的火电、水电、原子能发电的设备,相当多的部件都可以采用热喷涂技术进行防护和强化以提高其使用寿命,或进行修复,从而增加生产的安全性和经济效益。
(五)在冶金和化学工业中的应用
化学工业中应用的热喷涂涂层主要是防腐蚀和腐蚀磨损涂层。冶金工业应用的涂层主要有抗高温氧化涂层、耐腐蚀性气体涂层、热障涂层、抗熔融金属涂层、耐粘着磨损涂层、耐磨粒磨损涂层、耐冲蚀涂层和耐化学介质腐蚀涂层等。
(六)在其他领域中的应用
热喷涂技术在交通运输、石化、电子电器、轻工、纺织、医学生物、建筑、水利等很多部门都有各种应用。
四、热喷焊喷涂的发展趋势
经过多年的发展,热喷涂工艺、设备和材料不断成熟、更新,应用领域日益广泛。目前,热喷涂技术在工艺和设备方面向高能高速方向发展;在材料方面向高品质、专业化和系列化方向发展;在应用方面向复合材料零部件制造方向发展,把“修旧”和“制新”结合起来,成为一种应用特色。在行业发展方面向正在形成集中化、产业化。


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