[发明专利]一种喷涂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷涂方法。

背景技术

随着现代工业和科学技术的发展，一些在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质等条件下工作的部件，往往因其表面局部损坏而使整个部件报废，最终导致设备停用。因此，人们对机械设备部件的表面性能提出愈来愈高的要求，研究和开发材料的表面处理技术具有重大的科研和经济价值。

热喷涂技术是表面防护和强化的技术之一，近年来在机械制造和设备维修中得到广泛应用。热喷涂技术将丝材或粉材加热到熔化或半熔化的状态，并且加速到合适的速度，使其撞击到基体表面，喷涂粒子连续沉积形成涂层。燃烧或电弧放电是热喷涂技术的常用热源，适用于热喷涂技术的材料包括金属、合金、陶瓷、塑料和复合材料。自1908年瑞士人M.U.Schoop博士发明热喷涂技术以来，热喷涂方法不断创新。20世纪70年代，等离子喷涂首次出现；20世纪80年代，一种新的热喷涂方法-超音速火焰喷涂(Highvelocityoxygenfuel,HVOF)被开发出来；20世纪90年代，冷动力喷涂加入热喷涂家族，随着热喷涂技术和方法的逐渐完善和提高(主要表现在设备机械化、智能化，喷涂材料标准化、商业化，新型热源不断涌现，涂层质量显著提高)，热喷涂技术逐渐被市场接受，并得到广泛应用。

热喷涂涂层可以对金属工件起到良好的保护作用，例如防腐蚀、耐磨损、抗氧化和耐高温，由于热喷涂技术方法灵活，操作方便，应用范围广，在我国得到了快速发展，目前已经在诸多部门和行业得到了广泛的应用，如航空航天、工程机械、铁路等。

根据结构不同，热喷涂涂层包括以下几类：合金涂层、纳米涂层、非晶涂层以及由不同材料构成的复合涂层。近年来，随着对涂层材料多能功、高质量等综合性能要求的提高，纳米涂层、特种合金涂层、复合涂层以及非晶涂层的使用逐渐成为热喷涂材料的发展趋势。

1.火焰喷涂

火焰喷涂技术发明于20世纪初，是最早出现的热喷涂方法。火焰喷涂以气体燃烧为热源，粒子速度一般低于150m/s，温度一般为2800℃，原材料必须加热到熔化状态进行沉积，适用范围仅限于熔点较低的金属或合金。火焰喷涂具有操作简单、投资少等优点。但是由于火焰喷涂所制备的涂层含有部分半熔化颗粒，孔隙率较高，氧化比较严重，所以其涂层致密度较低。

2.电弧喷涂

20世纪20年代，瑞士人M.U.Schoop博士发明了电弧喷涂技术，后经日本人和德国人改进，逐渐得到推广应用。该技术以两根丝状金属材料在喷枪端部短路产生的电弧为热源，使用压缩空气将熔化的金属丝雾化，然后以较高的速度喷射到基体表面形成涂层。由于电弧喷涂具有很高的能量密度，从而使熔化粒子获得较高的温度高和速度，其涂层与基体间的结合强度明显高于火焰喷涂涂层。

3.等离子喷涂

等离子喷涂主要包括常压等离子喷涂和低压等离子喷涂，它是继火焰喷涂和电弧喷涂之后发展起来的一种新型喷涂技术，其工业应用始于20世纪70年代。由于等离子弧产生的温度非常高，约15000℃，粒子流速度达300-400m/s，适合于喷涂多种高熔点的材料。与以上两种方法相比，等离子喷涂的涂层孔隙率较低，结合强度较高，喷涂效率高，因此在航空、冶金、机械、机车车辆等部门得到广泛应用，是一种重要的热喷涂技术。

4.爆炸喷涂

爆炸喷涂技术出现在20世纪50年代后期，由美国的联合碳化物公司林德分公司发明。乌克兰学院的材料所与焊接所(前苏联)在20世纪60年代，对爆炸喷涂进行了研究，成功开发出了爆炸喷涂设备。爆炸喷涂是将一定量的粉末注入喷枪的燃爆室中，燃爆室中的气体混合物发生时间间隔可控的爆炸燃烧，所产生的高速热气流将粉末粒子加热到塑性或熔化状态并使粉末粒子获得加速，喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的方法。爆炸喷涂所产生的气流温度高达3450℃，速度达3000m/s。

5超音速火焰喷涂