物理涂鍍技術(shù)市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽特等獎(jiǎng)?wù)n件

物理涂鍍技術(shù)材料10第1頁(yè)復(fù)習(xí)：

第一節(jié)熱噴涂定義、分類(lèi)及特點(diǎn)

第二節(jié)熱噴涂原理、工藝及應(yīng)用

第三節(jié)氧-乙炔火焰噴涂

一、原理及特點(diǎn)二、重熔

三、噴涂和噴熔設(shè)備四、噴涂用金屬材料

五、噴涂（熔）用金屬粉末

六、噴涂用非金屬粉末

七、噴涂用復(fù)合材料

八、金屬線材火焰噴涂工藝

第2頁(yè)八、金屬線材火焰噴涂工藝

1、工件表面處理1）凈化----同電鍍、涂裝。2）粗化（毛糙處理）（1）噴砂（2）機(jī)械加工①毛車(chē)螺紋②車(chē)（铇、銑）溝槽、壓花。③車(chē)螺紋后壓花車(chē)螺紋后壓花④車(chē)（铇、銑）溝槽或車(chē)螺紋后壓花（3）噴放熱性能粉末（4）特殊形狀毛糙處理第3頁(yè)八、金屬線材火焰噴涂工藝

1、工件表面處理(凈化、粗化)2、噴涂工藝（1）噴前檢驗(yàn)（2）噴涂材料及參數(shù)選擇-----參見(jiàn)教材第4頁(yè)第5頁(yè)八、金屬線材火焰噴涂工藝

1、工件表面處理(凈化、粗化)2、噴涂工藝（3）噴涂操作注意事項(xiàng)涂層是否均勻、盡可能使槍與工件表面垂直以防止“虛噴”。3、涂層后處理------機(jī)加工，把工件加工成所需成份；封閉，以下。4、封閉處理1）因?yàn)橥繉佑锌障叮ㄈ缪跻胰不鹧婢€材噴鋁涂層孔隙率為8-12%），影響防腐蝕效果。2）封閉效果---（涂層+封閉）壽命>涂層壽命+封閉壽命3）封閉劑應(yīng)具備條件---良好滲透性、耐腐蝕性。第6頁(yè)4）封閉劑種類(lèi)第7頁(yè)八、金屬線材火焰噴涂工藝

1、工件表面處理2、噴涂工藝

3、涂層后處理4、封閉處理5、噴鋁擴(kuò)散工藝鋼鐵表面預(yù)處理----噴砂噴鋁---厚0.25-0.5mm.涂料保護(hù)-----水玻璃涂三層，預(yù)防加熱時(shí)鋁流失與基體氧化。擴(kuò)散退火---涂層表層形成氧化膜、內(nèi)部形成鐵鋁合金擴(kuò)散層，起到耐高溫抗氧化。

第8頁(yè)第9頁(yè)新內(nèi)容：九、金屬粉末火焰噴涂工藝

1、表面預(yù)處理及預(yù)熱1）預(yù)處理（凈化和粗化）----提升涂層附著力2）預(yù)熱----令工件熱膨脹，減小涂層與工件溫差，減小熱應(yīng)力；提升原子擴(kuò)散能力，增加涂層附著力。溫度100℃左右，太高工件表面氧化，減弱涂層附著力。3）表面預(yù)處理及預(yù)熱次序-----從道理上講，應(yīng)先預(yù)熱后表面預(yù)處理，實(shí)際上有一定困難。第10頁(yè)九、金屬粉末火焰噴涂工藝2、噴涂1）噴打底粉末（結(jié)合層）----采取鎳鋁復(fù)合放熱型粉末，180-250目，過(guò)細(xì)會(huì)大量冒煙（氧化加?。?）噴工作涂層------注意火焰大小和送粉量大小匹配。火焰大粉量小---粉末溫度高；火焰小粉量大---粉末溫度低。粉111或粉112為粉末牌號(hào)（詳細(xì)參見(jiàn)相關(guān)手冊(cè)）

第11頁(yè)九、金屬粉末火焰噴涂工藝3、涂層后處理（封閉）（前面已將）4、涂層缺點(diǎn)分析1）剝落和裂紋-----工件不潔（氧化膜、油污、銹斑等）、工件預(yù)熱不夠造成熱應(yīng)力過(guò)大、打底層太薄且與基體結(jié)合不好等。2）分層和疏松-----噴距過(guò)大或與槍與工件表面太斜或熱能不集中；乙炔中含水分或送粉量過(guò)大，涂層中產(chǎn)生“夾生”。

第12頁(yè)十、火焰噴熔工藝

（采取自熔性合金粉末）1、“一步法”噴熔工藝①工件預(yù)處理（凈化、粗化）---②預(yù)熱（普通鋼鐵件200-300℃）----③預(yù)噴粉（0.2mm噴熔粉末，預(yù)防預(yù)熱工件表面氧化）----④局部噴粉（至所需要厚度，普通不超出2mm）------⑤在該局部重熔-----⑥在另一局部噴粉（至所需要厚度）----⑦重熔-----⑧重復(fù)⑤⑥步驟直至整個(gè)工件表面完成。“一步法”噴熔工藝是指在某個(gè)局部一次噴粉后（除預(yù)噴粉）就到達(dá)所需厚度。第13頁(yè)十、火焰噴熔工藝2、“二步法”噴熔工藝①工件預(yù)處理（凈化、粗化）---②預(yù)熱（普通鋼鐵件200-300℃）----③預(yù)噴粉（0.2mm噴熔粉末，預(yù)防預(yù)熱工件表面氧化）----④整體噴粉（一次普通不超出1.2mm）------⑤整體重熔-----⑥整體噴另一次粉----⑦整體重熔-----⑧重復(fù)⑤⑥步驟直至整個(gè)工件表面到達(dá)所需厚度。“二步法”噴熔工藝是指整個(gè)工件表面分屢次噴粉后（除預(yù)噴粉）才到達(dá)所需厚度。第14頁(yè)十、火焰噴熔工藝3、“一步法”與“二步法”區(qū)分“一步法”-----局部一次噴粉。適于小工件或中小工件局部區(qū)域噴粉。“二步法”-----整體屢次噴粉。適于圓柱及回轉(zhuǎn)件或大面積工件噴粉。第15頁(yè)十一、塑料粉末火焰噴涂工藝1、獲取塑料涂層比較

當(dāng)前廣泛采取流化床和靜電噴粉，涂層質(zhì)量好，但不能用于大型工件，僅在室內(nèi)施工涂層較薄。所以，塑料粉末火焰噴涂工藝在一些場(chǎng)所是必要。2、塑料粉末火焰噴涂關(guān)鍵問(wèn)題1）粉末經(jīng)過(guò)火焰區(qū)加熱，既要加熱到熔融狀態(tài)又不能過(guò)熱而變質(zhì)。2）均勻送粉。3）基體適當(dāng)預(yù)熱。

第16頁(yè)十一、塑料粉末火焰噴涂工藝3、工藝特點(diǎn)1）涂層光滑無(wú)氣孔，這是金屬粉末、陶瓷粉末無(wú)法比。2）涂層性能可控制，加金屬粉末可提升涂層耐磨和導(dǎo)熱性；3）加陶瓷粉末可提升涂層硬度和耐磨性；4）加不一樣顏料以及改性劑可得到不一樣裝飾效果。第17頁(yè)十一、塑料粉末火焰噴涂工藝4、工藝過(guò)程1）粉料準(zhǔn)備：選粉（100-250目），烘烤（60℃2小時(shí)）2）工件前處理：凈化、粗化，預(yù)熱（150-250℃）3）噴粉（噴距200mm）4）淬火（可自然冷卻，也可水淬令其晶粒細(xì)化，提升涂層結(jié)合強(qiáng)度和韌性）

第18頁(yè)目是指每平方英吋篩網(wǎng)上孔眼數(shù)目，1目就是指每平方英吋上孔眼是1個(gè)。除了表示篩網(wǎng)孔眼外，它同時(shí)用于表示能夠經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)粒子粒徑，目數(shù)越高，粒徑越小。

下表為我國(guó)通常使用篩網(wǎng)目數(shù)與粒徑（μm）對(duì)照表目μm目μm目μm目μm2.5792512139760245325473588014116565220425334459916991801985002553962208331001656252063327247011101508001572794275891808312501082362324952007425005919813541725061325021016514035027053125001第19頁(yè)十一、塑料粉末火焰噴涂工藝

5、塑料粉末火焰噴涂原理空氣筒火焰筒粉末熔融態(tài)氧乙炔氣壓縮空氣粉末工件第20頁(yè)1、（涂層+封閉）復(fù)合壽命>單獨(dú)涂層壽命+單獨(dú)封閉層壽命？主要是封閉劑堵塞了涂層中空隙，切斷了腐蝕介質(zhì)腐蝕基體通道，到達(dá)了涂層和封閉劑發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，填補(bǔ)它層缺點(diǎn)效果。故壽命長(zhǎng)。2、打底粉末作用是什么？打底粉末----NiAl復(fù)合粉末，3Ni+Al=Ni3Al+Q，Ni+Al=NiAl+Q，產(chǎn)生瞬間高溫，使Ni能向基體中擴(kuò)散，形成冶金結(jié)合，提升涂層與基體結(jié)協(xié)力。3、什么是噴熔“一步法”、“二步法”？“一步法”噴熔工藝是指在某個(gè)局部一次噴粉后（除預(yù)噴粉）就到達(dá)所需厚度。適于小工件或中小工件局部區(qū)域噴粉?！岸椒ā眹娙酃に囀侵刚麄€(gè)工件表面分屢次噴粉后（除預(yù)噴粉）才到達(dá)所需厚度。適于圓柱及回轉(zhuǎn)件或大面積工件噴粉。第21頁(yè)第四節(jié)超音速火焰噴涂和爆炸火焰噴涂（略）第22頁(yè)第五節(jié)電弧噴涂

一、原理及發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況1、原理

其飛行時(shí)間只有幾千分之一秒或更少通電后，兩金屬絲間產(chǎn)生電弧，金屬絲一邊熔化一邊送進(jìn)，壓縮空氣將熔化金屬液霧化，高速飛向工件表面成涂層。第23頁(yè)一、原理及發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況2、發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況熱噴涂技術(shù)是在19由瑞士肖普（schoop）博士創(chuàng)造（首創(chuàng)）并用霧化裝置進(jìn)行噴涂試驗(yàn)。在19制作出世界首臺(tái)絲材噴槍?zhuān)⒃谄浜笾鸩酵晟坪偷玫綉?yīng)用。19，日本人去瑞士考查后，創(chuàng)造了以交流電為熱源電弧熱噴涂裝置，但因交流電不穩(wěn)定，效率低，涂層質(zhì)量差等原因，這種交流電弧熱噴涂技術(shù)及裝置未能得到實(shí)際推廣和應(yīng)用。以后德國(guó)改用直流電源后，電弧噴涂才有了真正實(shí)用價(jià)值，1938年，美國(guó)研制成功了電弧絲材噴槍?zhuān)浜笥盅兄瞥龇勰┭酰胰不鹧鎳姌尅?953年，當(dāng)初西德研制出自熔性合金粉，這是噴涂材料發(fā)展一次重大突破，（是粉末噴涂材料從單一金屬向合金材料發(fā)展，從低熔點(diǎn)材料向高熔點(diǎn)材料發(fā)展，從低耐磨性向高耐磨性發(fā)展里程碑）。第24頁(yè)一、原理及發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況上世紀(jì)50年代后期，美國(guó)又相繼研制出爆炸噴涂和等離子噴涂，滿(mǎn)足了當(dāng)初航空、導(dǎo)彈等尖端技術(shù)對(duì)涂層性能需要。上世紀(jì)60～70年代，是噴涂材料發(fā)展十分活躍時(shí)期，美國(guó)、加拿大、瑞士、西德、比利時(shí)等國(guó)分別研制生產(chǎn)出系列復(fù)合粉、各種自熔合金粉、陶瓷粉、金屬陶瓷粉和自粘結(jié)復(fù)合粉等，這其中包含以Ni-Al為基礎(chǔ)放熱型復(fù)合粉，這些材料出現(xiàn)以及材料生產(chǎn)技術(shù)不停完善，使得噴涂材料愈加齊備和商品化，滿(mǎn)足了當(dāng)初，直到今天人們?cè)谶@方面需求。第25頁(yè)二、電弧噴涂特點(diǎn)及應(yīng)用1、特點(diǎn)1）涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高（180m/s，而火焰線材噴涂<160m/s，溫度高，粒子含熱量多，偽冶金結(jié)合傾向大。2）噴涂效率高，可達(dá)55kg/hZn，是火焰線材噴涂2-4倍。3）設(shè)備投資大，但使用費(fèi)用低（效率高，電比氣費(fèi)用低）。4）可方便地制造“偽合金層”。

第26頁(yè)第27頁(yè)二、電弧噴涂特點(diǎn)及應(yīng)用2、應(yīng)用----與火焰線材噴涂相同防腐蝕、耐磨損、特殊涂層（耐熱、導(dǎo)電、生物相容等）第28頁(yè)三、電弧噴涂設(shè)備1、結(jié)構(gòu)

第29頁(yè)三、電弧噴涂設(shè)備2、主要技術(shù)參數(shù)槍重2-6kg，全套設(shè)備重50kg左右，噴絲直徑1.5-3mm，工作電流100-300A，電壓25-30V。壓縮空氣壓力0.5-0.6MP，消耗量0.5-1.5m3/min，噴涂效率幾kg致幾十kg。送絲方式：推絲、送絲、推拉絲第30頁(yè)四、電弧噴涂工藝1、普通工藝2、某企業(yè)工藝第31頁(yè)五、線爆噴涂處理小孔內(nèi)壁噴涂問(wèn)題----上世紀(jì)50年代末，日本九州大學(xué)棲原教授研制。12第32頁(yè)第六節(jié)等離子噴涂

一、等離子噴涂原理1、原理

工作氣體---Ar或N2或Ar+5%-15%H2或N2+5%-15%H2通電后鎢極與殼體之間產(chǎn)生電弧等離子弧，溫度可達(dá)0K，加熱噴涂材料至熔融或半熔融態(tài)，被高速焰流霧化并高速撞向工件涂層。第33頁(yè)一、等離子噴涂原理1、原理

2、等離子焰流特征1）什么是等離子體等離子體可分為三大類(lèi)：①高溫高壓等離子體，電離度100％，溫度可達(dá)幾億度，用于核聚變研究；②低溫低壓等離子體，電離度不足1％，溫度僅為50～250度；③高溫低壓等離子體，約有1％以上氣體被電離，含有幾萬(wàn)度溫度。離子、自由電子、未電離原子動(dòng)能靠近于熱平衡。熱噴涂所利用正是這類(lèi)等離子體。第34頁(yè)速度-----工作氣體熱膨漲壓力下產(chǎn)生高速，可達(dá)1000～m/s溫度-----溫度可達(dá)0K等離子體焓值-----H2>N2>Ar電弧等離子體靜特征-----電弧電壓與電弧電流之間關(guān)系一、等離子噴涂原理1、原理

2、等離子焰流特征1）什么是等離子體2）等離子焰流速度和溫度第35頁(yè)第36頁(yè)第37頁(yè)一、等離子噴涂原理

1、原理2、等離子焰流特征3、等離子體噴涂特點(diǎn)1）溫度高，可噴材料廣泛（幾乎全部材料）2）工件不帶電，基材范圍廣3）基體熱損傷?。ㄅc噴熔和堆焊相比）4）涂層質(zhì)量好（涂層致密、附著力大，因?yàn)闇囟取⑺俣染撸?）缺點(diǎn)：有強(qiáng)光、強(qiáng)噪聲、和有害蒸汽等，需采取防護(hù)辦法。

第38頁(yè)我不認(rèn)為在聽(tīng)音樂(lè)！第39頁(yè)作業(yè)題二1、畫(huà)圖說(shuō)明電弧噴涂原理。其特點(diǎn)是什么？

特點(diǎn)1）涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高。（180m/s，而火焰線材噴涂<160m/s，溫度高，粒子含熱量多，偽冶金結(jié)合傾向大）2）噴涂效率高，可達(dá)55kg/hZn，是火焰線材噴涂2-4倍。3）設(shè)備投資大，但使用費(fèi)用低。（效率高，電比氣費(fèi)用低）。4）可方便地制造“偽合金層”。通電后，兩金屬絲間產(chǎn)生電弧，金屬絲一邊熔化一邊送進(jìn)，壓縮空氣將熔化金屬液霧化，高速飛向工件表面成涂層。第40頁(yè)作業(yè)題三特點(diǎn)1）溫度高，可噴材料廣泛（幾乎全部材料）2）工件不帶電，基材范圍廣3）基體熱損傷小（與噴熔和堆焊相比）4）涂層質(zhì)量好（涂層致密、附著力大，因?yàn)闇囟取⑺俣染撸?）缺點(diǎn)：有強(qiáng)光、強(qiáng)噪聲、和有害蒸汽等，需采取防護(hù)辦法。工作氣體---Ar或N2或Ar+5-15%H2或N2+5-15%H2通電后鎢極與殼體之間產(chǎn)生電弧等離子弧，溫度可達(dá)0K，加熱噴涂材料至熔融或半熔融態(tài)，被高速焰流霧化并高速撞向工件涂層。2、畫(huà)圖說(shuō)明等離子噴涂原理。其特點(diǎn)是什么？第41頁(yè)“863”計(jì)劃(項(xiàng)目）1986年3月，王大珩、王淦（gan）昌、楊嘉墀（chi）、陳芳允四位老科學(xué)家給中共中央寫(xiě)信，提出要跟蹤世界先進(jìn)水平，發(fā)展我國(guó)高技術(shù)提議。這封信得到了鄧小平同志高度重視，小平同志親自指示：此事宜速?zèng)Q斷，不可拖延。經(jīng)過(guò)廣泛、全方面和極為嚴(yán)格科學(xué)和技術(shù)論證后，中共中央、國(guó)務(wù)院同意了《高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）綱要》。從此，中國(guó)高技術(shù)研究發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新階段。來(lái)，在黨中央和國(guó)務(wù)院正確領(lǐng)導(dǎo)下，在相關(guān)部門(mén)大力支持下，經(jīng)過(guò)廣大科技人員奮力攻關(guān)，863計(jì)劃取得了重大進(jìn)展，為我國(guó)高技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)家安全做出了主要貢獻(xiàn)。

863計(jì)劃是在世界高技術(shù)蓬勃發(fā)展、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈關(guān)鍵時(shí)期，我國(guó)政府組織實(shí)施一項(xiàng)對(duì)國(guó)家久遠(yuǎn)發(fā)展含有主要戰(zhàn)略意義國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，在我國(guó)科技事業(yè)發(fā)展中占有極其主要位置，擔(dān)負(fù)著發(fā)展高科技、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化主要?dú)v史使命。第42頁(yè)根據(jù)中共中央《高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）綱要》精神，863計(jì)劃從世界高技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和中國(guó)需要與實(shí)際可能出發(fā)，堅(jiān)持“有限目標(biāo),突出重點(diǎn)”方針，選擇了生物技術(shù)、航天技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、能源技術(shù)和新材料7個(gè)高技術(shù)領(lǐng)域作為我國(guó)高技術(shù)研究發(fā)展重點(diǎn)（1996年增加了海洋技術(shù)領(lǐng)域）。其總體目標(biāo)是：集中少部分精干力量，在所選高技術(shù)領(lǐng)域，瞄準(zhǔn)世界前沿，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家差距，帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，造就一批新一代高水平技術(shù)人才，為未來(lái)形成高技術(shù)產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)備條件，為20世紀(jì)末特別是二十一世紀(jì)初我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)向更高水平發(fā)展和國(guó)防安全創(chuàng)造條件。為此，國(guó)家每年都要為863計(jì)劃投入千億人民幣以上巨資。

863計(jì)劃主要是由政府主導(dǎo)，同時(shí)鼓勵(lì)企業(yè)參加。其中國(guó)家級(jí)科研機(jī)關(guān)和各高等院校是科學(xué)研究主導(dǎo)力量，而企業(yè)要加入863計(jì)劃必須經(jīng)過(guò)政府和相關(guān)部門(mén)嚴(yán)格篩選