热喷涂涂层

涂层材料的选择

**常用的热喷涂材料和一些典型的应用。选择满足要求的合适的材料需要依靠对应用环境和材料相关知识的了解。

热喷涂工艺的选择

各种热喷涂工艺的热能由火焰的温度决定，喷涂颗粒的速度由气体速度决定。各种热喷涂工艺性能的比较。等离子喷涂工艺的温度比较高，特别适合喷涂高熔点材料，如陶瓷材料，HVOF工艺的动能较高，并且相对热能较低，适合于喷涂碳化钨系材料。

典型的热喷涂涂层功能

2.6.1  耐磨防护

常采用陶瓷、碳化物材料，如WC/Co、WC/CoCr。

2.6.2  耐腐蚀防护

低碳的、纯铁和铸铁材料易受腐蚀，因此常需要表面防腐。一般采用火焰喷涂Al或者Zn。这主要的应用领域是桥梁和近海结构。耐高温氧化腐蚀，常采用的材料为MCrAlY，采用的喷涂工艺为气氛控制等离子喷涂。

2.6.3  隔热和绝缘

陶瓷材料是极优异的隔热和电绝缘材料，他们也兼具良好的氧化和耐磨性能。这些特性对发动机和燃气涡轮组件也非常有用，可用于制备热障涂层，用于降低基体表面的温度，从而延长使用寿命。另一方面，由于减少了运行时的热损失，所以提高了使用效率。这种涂层体系一般有抗高温氧化的MCrAlY底层和陶瓷面层组成。YSZ是**常被使用的面层材料，因为其具有优异的抗热震性能。 热喷涂涂层

热喷涂工艺

2.1  基体材料的选择

基体材料要能够在喷砂工艺下变得粗糙，，一般基体表面硬度要≤55HRC（高锰钢原始硬度HRC17~21，在使用后表面硬度提高，硬度可达HRC45左右；典型的轴承钢GCr15为例，回火后的硬度为：HRC61-65；65Mn弹簧钢的硬度为42-47HRC；304不锈钢出厂硬度应该在HV145至175之间（HRC11左右）,改性的304可以做到HV400多（HRC42左右）；高温合金GH4169硬度比较高可达HRC42，典型的钛合金TC4本身硬度约在HRC30左右）。由于涂层和基体主要是机械结合，因此基体表面的清洁和预处理对热喷涂涂层工艺非常重要。

要获得良好的涂层性能，还需要被喷涂的组件具有合适的尺寸，优先尺寸是盘、板、旋转对称的部件。 等离子热喷涂推荐

缸孔喷涂在发动机制造领域属于一种先进且成熟的技术。试验结果显示，铝合金缸孔喷涂技术可以替代镶嵌铸铁缸套工艺并满足发动机使用要求。为减少汽车排放，提高环境质量，在汽车电动技术尚未完全普及的情况下，在国内进行喷涂技术的转化及应用具有非常重大的意义。为确保喷涂过程的一致性，需对喷涂工艺参数进行在线监测，以确保涂层性能的稳定及可靠。利用CCD 相机产生喷涂数字化影像，一次性捕捉34 mm×27 mm×25 mm 体积范围内的几千个小成像点，获取几百行列的有效信息。通过测量粒子飞行时间确定粒子速度，通过双色高温测量法测量粒子温度。

具体分析如下：①低碳钢：成本比较低，可实现喷涂涂层与常规活塞环的良好匹配;②中碳钢：喷涂涂层可改善缸孔耐磨性和抗腐蚀性，推荐采用氮化活塞环进行匹配;③高碳钢：喷涂涂层具有很高的耐磨性，常用于柴油发动机;④不锈钢：喷涂涂层具有极高的耐磨性及抗腐蚀性，常用于EGR技术发动机。目前，国内材料供应体系已非常成熟，大的粉末厂家均可制作销售。(2)喷涂工艺对于直径75mm、长度130mm的内孔，采用德国某公司的等离子单丝喷涂设备进行喷涂。

一、什么是热喷涂技术

热喷涂技术是什么：

热喷涂，就是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将涂层材料（粉末状或丝状的金属或非金属材料）加热熔化，用高速气流将其雾化成极细的颗粒，并以很高的速度喷射到工件表面，形成涂层。

热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉，按不同的涂层硬度，分别应用于机械零部件的修理和防护。可以使机械零部件获得耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、耐热等方面的一种或数种性能。

热喷涂技术特点：

1．基体材料不受限制，可以是金属和非金属，可以在各种基体材料上喷涂；

2．可喷涂的涂层材料极广，热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料,如硬质合金、陶瓷、金属、石墨等；

3．喷涂过程中基体材料温升小，不产生应力和变形；

4．操作工艺灵活方便，不受工件形状限制，施工方便；

5．涂层厚度可以从0.01至几毫米；

6．涂层性能多种多样，可以形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层；

7．适应性强及经济效益好等优点。 金属热喷涂层

热喷涂涂层

正确地选择涂层材料是确保所需涂层性能的关键性工作。在选择涂层材料时，首先要考虑工件工况条件和涂层需具备的性能，还要考虑工件的材质、批量、经济性以及拟采用的热喷涂方法。根据涂层的功能，涂层大体可分为耐腐蚀涂层、耐磨损涂层、减摩与封严涂层、耐高温热障涂层、绝缘或导电涂层、尺寸修复涂层等。

经表面涂层后的工件在使用中引起失效的原因往往不是单一因素引起的，所以在满足工况条件要求和涂层性能之间不一定存在简单关系。应该详细分析工况条件，并根据参考文献或实验数据对涂层结构、物理、化学、力学等性能进行综合考虑，从而确定一种或几种涂层材料。 热喷涂涂层

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