超音速火焰喷涂工艺流程：
施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤：
一）准备工作：
在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求并进行分析
1、确定涂层的厚度。一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。
2、涂层材料的确定。选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料。
3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度。
二）工件表面的预处理
表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序
1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。
2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。
3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛等。
A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。
B：开槽、车螺纹、辊花。对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以RA6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。
C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。
表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷涂，一般喷涂时间不超过二个小时。
4、非喷涂部位的保护
喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉来屏蔽起来。必要时按零件开关制作相应的夹具保护，但是要注意夹具材料要有一定的强度，且不能使用低熔点的合金，以免污染涂层。对于基体表面上的键槽、油孔等不允许喷涂的部位，可以用石墨块或粉笔堵平或略高于表面。
喷后清除时，注意不要碰伤涂层，棱角要倒钝。
三）喷涂工艺及参数
（1）粉末特性：
目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒形状、表面粗糙度等。
对ZB-2700设备来说，适宜的粉末粒度为：15μm-40μm。
（2）氧-燃气流量和比例
喷涂的焰流温度及特性取决于氧-燃气流量和混合比例。喷涂时，首先应按照设备的规定要求确定氧气和燃气的流量，以保证喷枪焰流达到设计的功率水平。实际生产过程中有多种因素可导致氧-燃气比例的波动，而氧-燃气比例对确定最终的涂层组织十分重要.
理论上，丙烷完全燃烧要求氧与丙烷的比例为5∶1（C3H8+5O2=4H2O+3CO2），这一燃烧比例产生的是中性焰（即，燃烧时氧与燃气分子全部耗尽）。若燃气比例下降，焰流中未消耗尽的氧分子将产生“氧化”气氛，导致熔融粉末粒子的过度氧化，涂层中氧化物含量增多。混合气中燃气过多会产生低温贫氧的火焰，所得涂层中未熔粒子和孔洞增多，而氧化物含量降低。事实上，中性焰是不存在的，在高温，燃烧过程不是完全可逆的，反应物与反应产物以热平衡和化学平衡方式共存。
ZB-2700型超音速火焰喷涂系统，当氧-燃气比例在4.2-5.6之间时，可获得高性能的涂层。
（3）喷涂距离：
ZB-2700型超音速火焰喷涂系统，当粉末粒子在距喷枪出口100mm以内即已达到了其最高温度，随着喷
距的增加粒子温度逐渐降低，在100-230mm范围内，粒子温度大约降低了60℃，其降低幅度并不大，粒子仍可保持约1775℃的高温；而粒子速度在距喷枪出口大约190mm内是一个逐渐加速的过程，在距喷枪出口190-200mm左右达到580m/s以上的最高速度，在170-230mm喷距上，粒子速度基本维持在580m/s以上。考虑到高温焰流对基体传热的不利影响，喷距在可能的情况下应尽量增大，故对ZB-2700型超音速火焰喷涂系统来说，适宜的喷距应为：190-230mm。
与其它喷涂工艺相比，喷涂喷距的可调整范围是比较大的，这得益于粒子的高速度。较大的喷距可调范围对实际生产十分有利，因为可以根据工件的形状、大小、涂层厚度等要求选择适宜的喷距，以得到综合性能最好的涂层。
（4）送粉量：
对任何热喷涂工艺来说，送粉量都是影响涂层性能的一个重要参数。某种粉末在某一具体的喷涂工艺条件下，都对应有一适宜的送粉量范围。
若送粉量过小，可能的不利影响有：
1）被喷涂粉末过熔，粉末烧损，烟雾大，易污染涂层。
2）每一遍喷涂不能完全覆盖其扫过的路径，造成涂层孔隙率增大。
3）延长了喷涂时间易造成工件过热涂层开裂和生产成本的增大。
若送粉量过大，可能的不利影响有：
1）粉末熔化不充分，涂层结合强度降低，孔隙率增大。
2）涂层应力增大，导致涂层开裂。
3）粉末沉积率下降，生产成本提高。
使用ZB系统，喷涂WC-Co涂层时，当送粉量在38-60g/min之间变化时，涂层孔隙率在0.55—1.2%之间，显微硬度在HV1000-1300, 粉末沉积率为40-50%，涂层性能优。喷涂CrC-NiCr涂层时：当送粉量在27-45g/min之间变化时，可获得令人满意的涂层质量。
四）喷涂后处理
封孔，机械加工等工序。
涂层的孔隙率约占体积的百分之五，而且有的孔隙可由表及里。零件为摩擦副时，可在喷后趁热将零件放在润滑油中，利用孔隙储油有利于润滑。但对于随液压的零件，孔隙而容易产生泄露，对于喷涂后，应该用封孔剂进行封孔处理。
对封孔剂要求：浸透性好，耐化学作用，不溶解，不变质。在工作温度下性能稳定，能增强涂层性能，常用的有石蜡，环氧，酚醛等。
当喷涂后的尺寸精度与表面粗糙度不能满足要求时，需要对其进行机械加工，可采用车削或磨削加工。
超音速火焰喷涂设备技术参数：
ZB-2700超音速火焰喷涂设备（HVOF) - 技术性能参数表：
组件特点项目内容基本参数尺寸/重量能够实现喷涂过程的自
动
控制类型PLC控制
ZB-270
0 化操作，而且对系统进行丙烷压力/流量
0.6～0.7Mpa 65～
88L/min 60×60×176cm
可编程实时监测，动态的控制喷氧气压力/流量 1.2Mpa 280～307L/min
控制柜枪的工作过程，能够对系空气压力/流量
0.7～0.8Mpa 350～
440L/min
130kg 统故障立即作出响应。氢气压力0.35Mpa(点火使用）
送粉方式双筒刮盘式
单筒容积 2.5升
采用氮气为送粉气，粉末送粉气氮气
ZB-270
从送粉筒中落下，随着转送粉气压力 1.3Mpa 50×28×126cm
送粉器盘的转动，到达粉末出口氮气压力/流量 1.2Mpa 14～18L/min 110kg 处，连同送粉气一起离开送粉速度0～150g/min
送粉器进入喷枪中。送粉精度±3%
喷涂粉末大小5～200μ m
火焰速度2100m/s
火焰温度2700℃
喷枪功率100KW(换算值）
采用丙烷作为燃料，氧气粉末颗粒速度550～650m/s
ZB-270
为助燃气体，空气和水为最大送分速度150g/min 33×23×5cm 超音速冷却气体，在整个点火过冷却方式水冷+气冷 2.7kg
火焰喷
枪
程中，加入氢气，使点火冷却水流量9.5L/min, 压力0.2Mpa
更易实现涂层气孔率≤1%
涂层结合强度〉70Mpa
喷涂粉末粒度10～45μ m
制冷量37000W/h
电源380v/3Hp/50Hz
ZB-270
可按需要调节水温，水
压，水泵流量2000L/H
179×90×190cm
制冷压缩机输入功率9000W
热交换
器
具有自动水温调节功能。风机输入功率550W/台780kg
额定运行电流26A
温控范围8℃～35℃
电缆、
符合安全规范的标准化气管、水管、电缆
管路
超音速火焰喷涂涂层评析
传统的火焰喷涂工艺以氧-乙炔火焰来熔化待喷涂的粉末，由于焰流速度慢，热量不集中，粉末在空气中飞行时间长，因而形成的涂层粗糙多孔（孔隙率多为10%～15%），氧化物和未熔颗粒多，涂层的硬度和结合强度（多为20～30MPa）较低而且易产生裂纹和剥落。等离子喷涂工艺以等离子弧作为热源将粉末熔化，高速喷到零件表面形成涂层。由于等离子弧温度高（弧柱中心温度可达15000～33000K），能量大，粉末粒子飞行速度快，而且采用氩气作为等离子气体、氢气作为辅助气体，又具有还原气氛，因而粉末的氧化程度低，所形成的涂层致密，孔隙率（3%～8%）和氧化物含量都很低，结合强度（40～50MPa）和硬度较高，但由于残余应力的存在，涂层不能过厚，否则会产生裂纹和剥落。此外，等离子喷涂还有一个明显的缺点，就是使用和维护费用较为昂贵。
20世纪80年代以来，随着超音速火焰（High Velocity Oxygen Flame,HVOF)喷涂工艺的研发，涂层的性能产生了质的飞跃。超音速喷枪的结构独特，在燃烧室的末端即咽喉部位采用了拉瓦尔曲线设计，使得燃烧室的压力增加，通过该处的焰流获得数倍于音速的速度；而且采用了径向内送粉的方式，使得粉末在10～30cm的枪管内得到充分的加热和加速，虽然温度不是很高（2870℃），但由于能量集中，受热均匀，因此熔化得非常好；此外，由于粉末粒子的动能大，速度快，粒子在空气中的飞行时间极短，被氧化的机会极少，再加上喷枪系统本身的温度不高（2870℃），所以涂层中几乎没有氧化物，空隙率也极低（小于2%），涂层致密，剪切强度和结合强度都非常高（可达到60MPa以上），而且涂层内的残余应力几乎都是压应力，这样就使得涂层可以具有很大的厚度而不至于产生裂纹和剥落，例如316不锈钢涂层的厚度可以达到1.2mm。尤其是WC-Co涂层，HVOF喷涂更具优越性。
本课题以等离子喷涂、火焰喷涂、HVOF喷涂3种工艺分别喷涂了WC/12Co 、WC/17Co、NiCrBSi 3种涂层，并对涂层的各项性能进行了分析和研究。
1 试验材料（粉末）
热喷涂涂层的性能和微观结构与所使用的粉末有较大的关系，不同的粉末粒度、化学成分都会对涂层性能造成影响。
WC-Co涂层是一种典型的抗磨损涂层，WC-Co粉末有铸造/粉碎型、烧结/粉碎型、团聚/烧结型和钴包覆型4种形式。试验采用的粉末是美国TAFA公司生产的烧结/粉碎型粉末。
NiCrBSi自粘涂层也是一种高质量的抗摩擦磨损涂层，试验采用的是TAFA公司生产的1276NiCrBSi粉末。用GSL-100激光粒度分析仪对粉末进行粒度分析，粒度分布非常好，范围集中，90%在5×10-3～10×10-3mm之间且颗粒均匀，可以肯定，这3种粉末具有非常好的流动性。
2 喷涂工艺
2.1 吹砂
首先对所有的试样进行吹砂，吹砂用的磨料为白刚玉砂，压缩空气压力为0.2～0.3MPa，吹砂距离为100～120mm，吹砂后表面粗糙度为R a3.0～3.5μm。
2.2 喷涂设备及参数
采用METCO6P火焰喷涂设备、METCO-7M等离子喷涂设备和JP-5000超音速火焰(HVOF)喷涂设备进行喷涂。
3 涂层性能试验
3.1 结合强度和剪切强度试验
采用胶接法进行结合强度试验，试样尺寸为6.5mm×25.4mm，粘接剂为FM-1000胶，所有试样的涂层厚度均为0.25～0.30 mm；剪切强度试验设备为单摆刮削磨损试验机。
3.2 残余应力试验
由于在喷涂过程中具有不同机械性能的材料有着很高的温度梯度，因此在涂层中会产生残余应力，这种残余应力对涂层的性能有很大的影响，最明显的就是引起涂层裂纹和剥落，它直接限制着喷涂层的厚度。涂层的残余应力状况是评价涂层性能的一个极其重要的指标，本课题采用修正的艾尔曼(Almen)法完成对涂层的残余应力测试。
测试用的试片材料为65Mn，规格为120mm×15mm×1mm；采用BHP-700温度补偿应变片，规格为16mm×7mm，电阻值为120Ω，应变极限温度为700℃。
δ为涂层厚度,σ c为涂层残余应力,正值表示拉应力，负值表示压应力。从表中可以看出，随着涂层厚度的增加，应力值也增加。对于NiCrBSi涂层来说，火焰喷涂和等离子喷涂产生的都是拉应力，而HVOF喷涂产生的是压应力。对于WC-12Co涂层来说，虽然3种喷涂方法产生的都是压应力，但HVOF喷涂产生的压应力值要远远高于另外两种喷涂方法。拉应力是造成涂层裂纹和剥落的主要原因，因此对于涂层来讲，残余应力最好是压应力，而不是拉应力。通过以上分析可以看出，HVOF喷涂涂层的性能要优于另外两种涂层。
3.3 涂层的X射线衍射分析
对WC-12Co粉末和3种工艺所喷涂的涂层进行了X射线衍射分析。下文以WC-12Co涂层为例进行说明，可以看出在粉末中WC相为主要相，其余的是杂质相。
涂层中起主要作用的是WC相，在3种工艺所喷涂的涂层中，HVOF喷涂涂层的WC含量最多，而且占大多数，等离子喷涂的次之，火焰喷涂的几乎没有WC相。WC-12Co涂层的失效可以从下列反应式中看出。
2WC→W2C+C，
W2C+O→W2(C,O)，
W2(C,O)→2W+CO，
4Co+4WC+O2→2Co2W2C+2CO，
3Co+3WC+O2→Co3W3C+2CO，
12Co+12WC+5O2→2Co6W6C+10CO。
通过上列反应式可以看出WC-12Co涂层的失效原因，对照X射线衍射图，可以说明HVOF喷涂涂层的失效程度最低，等离子喷涂涂层次之，火焰喷涂涂层失效程度最严重。
4 结论
根据3种粉末的不同喷涂工艺试验以及对所得涂层进行的各项性能试验，可以得出以下结论：
(1)HVOF喷涂工艺与等离子、火焰喷涂工艺一样操作简单，易于控制，可重复性强；但HVOF喷涂的效率要远高于等离子喷涂和火焰喷涂。
(2)在涂层的抗拉结合强度和抗剪切强度方面，HVOF喷涂的最高，等离子喷涂次之，火焰喷涂最差。
(3)HVOF喷涂后的残余应力为压应力，这也是HVOF喷涂结合强度高的重要原因之一。
(4)HVOF喷涂涂层中主要成分的失效最少，与粉末相比几乎没有多大变化，而等离子喷涂和火焰喷涂涂层成分失效较多，因此HVOF喷涂涂层的各项性能优于等离子喷涂层和火焰喷涂层。HVOF喷涂最能反映粉末的原始设计性能。
上海新业喷涂机械有限公司
上海君山表面技术工程股份有限公司
上海锦联机械设备修造有限公司
上海精信热喷涂密封工程有限公司
1、超音速火焰喷涂原理
用作热喷涂热源的超音速火焰是利用丙烷、丙烯等碳氢系燃气或氢气等燃气与高压氧气，或利用如煤油与酒精等液体燃料与高压氧气在特制的燃烧室内，或在特殊的喷嘴中燃烧产生的高温高速燃烧焰流，其燃烧焰流速度可达 1500m ∕ s~2000m ∕ s （五马赫）以上。
目前，习惯上通常被称作 HVOF(High Velocity Oxy-Fuel 的头文字 ) ，即高速氧燃料火焰喷涂。当火焰达到超音速火焰时，火焰中可以观察到马赫锥的存在。将粉末轴向或测向送进火焰流中，即可以实现粉末粒子的加热与加速、涂层的沉积。由于火焰流的速度极高，喷涂粒子在被加热至熔化或半熔化状态同时，可以被加速到高达 300~650m ∕ s 的速度，从而获得结合强度高、致密的高质量涂层。
超音速火焰由于受燃烧焰流温度的限制，与等离子热源相比，速度高而温度低（约为 3000 ℃）、对于 WC-CO 系硬质合金，可以有效地抑制 WC 在喷涂过程中的分解，涂层不仅结合强度高、致密，而且可以最大限度地保留粉末中的硬质耐磨 WC 相，因此，涂层耐磨损性能优越，与爆炸喷涂层相当，大幅度超过等离子喷涂层，也优于电镀硬铬层与喷焊层，目前已获得了广泛的发展。
2、 HVOF 系统的发展状态
喷涂方法与设备的发展对于涂层的制备具有重要的影响。超音速火焰喷涂是在八十年代初期，由美国 Browning 公司研制成功，并首先以 JET-KOTE 为商品推出 [1] 。经过多年的应用开发，其优点逐渐被认识和接受。由此，世界上发达国家，投入了大量的财力对 HVOF 进行研究和开发。于八十年代末九十年代初，先后又有数种 HVOF 喷涂系统研制成功，并投入市场。如金刚石射流（ Diamond-Jet ） [2] ，冲锋枪（ Top-Gun ） [3] ，连续爆炸喷涂（ CDS, Continuous Detonation Spraying ） [4] ，射流枪（ J-Gun ） [5] ，高速空气燃料系统（ HVAF, High Velocity Air-Fuel ） [6] 等。这些系统各有特点，如表 1 所示。涂层的质量在很大程度上取决于喷涂方法，但也将受到喷涂系统特点的影响。随着 HVOF 的开发与应用，各种喷涂系统也均相应地进行了不断改进与完善，为此，取代原型的新型 HVOF 喷涂系统不断涌现，如 J-K 的改进型 Jet-Kote Ⅱ ,Top-Gun 的派生型 HV-2000 型，分别由 DJ 与J-Gun 派生的 DJ-2600 ， DJ-2700 与 JP-5000 型 [7] 。最近又发表了高频脉冲 HVOF 系统，通过控制可以使爆炸频率远高于传统的爆炸喷涂。
基于系统发展过程及其速度特性， Jet-Kote 被称为第一代 HVOF ， JP-5000 型与 DJ-2000 系列被称为第三代 HVOF 系统。其它 HVOF 系统成为第二代 HVOF 。第一代与第二代 HVOF 具有类似的火焰速度特性，因此，涂层的沉积特性及其性能无大幅度的变化。第三代 HVOF 具有更高的速度，喷涂过程中粒子的熔化程度更有限，在喷涂过程中除了可以有效抑制 WC 的分解外，粒子在沉积过程中，将会产生明显的喷丸效应，使涂层产生压缩残余应力，可以有效地提高涂层的表观结合强度 [8] 。
基于 HVOF 在制备金属陶瓷涂层时的特点，近年来又提出了主要依靠粒子的高速度制备涂层的新的方法，如 HVIF （ High Velocity Impact Fusion ）喷涂法 [9] ，冷喷涂法（ Cold Spraying ） [10] ，特别是冷喷工艺，由于可以制备氧化非常有限的金属涂层，受到了广泛的关注，目前发展很快。
在国内， HVOF 喷涂技术的发展也很受关注，喷涂系统主要依赖于进口，西安交通大学焊接研究所于 1995 年初研制成功了 CH-2000 （ CH ：为Continuous Hypersonic ，或超音速的拼音的头文字） HVOF 系统 [11] ，迄今使用该系统已经开展了大量的研究工作并成功的用于高性能耐磨涂层制备的应用 [12-21] 。
表 1 典型 HVOF 系统的特点
系统简称燃料种类主要特点相关初始型
Jet-Kote Ⅱ气体燃烧室与喷嘴垂直Jet-Kote
DJ 2600 DJ 2700 气体采用拉伐尔喷管。原 DJ 系列仅采用特殊收 DJ缩型喷嘴，用压缩空气冷却枪体DJ
CDS 气体燃烧室与喷嘴同轴线
HV-2000 气体可以使用低压气体，如乙炔Top-Gun
JP-5000 液体采用拉伐尔喷管，粉末侧向对称送入，喷嘴口径大，耗氧量大J-Gun
HVAF 液体用压缩空气代替氧气，并用其冷却枪体
CH-2000 气体燃烧室与喷嘴同轴线，气体压力流量均可调
cshezhi2006-09-16 14:29 4、 HVOF WC-Co涂层的耐磨损性能
4.1喷涂工艺条件对HVOF WC-Co涂层耐磨损性能的影响
HVOF工艺条件直接影响粒子的加热与加速特性，决定粒子的温度、速度以及在火焰流中的停留时间，从而影响涂层的组织结构，特别是涂层中WC颗粒的含量与大小、涂层的致密度。因此，在HVOF喷涂系统不断发展的同时，进行了大量的关于涂层结构与性能变化规律的工艺研究。
文献[24]对HVOF WC-Co系涂层的结构变化规律进行了详细的评述。涂层中的WC颗粒的大小及含量对涂层的耐磨损性能影响显著。图1为CH-2000系统在两种不同条件下制备的涂层的磨粒磨损试验结果[17]，表明喷涂条件对涂层耐磨性具有较大的影响。喷涂粉末为自贡硬质合金厂生产，磨损试验采用SUGA（日本）试验机进行，试验条件与后述的表3、图2及图5相同。
图 1喷涂条件对WC-17Co涂层磨损量的影响
4.2粉末种类对涂层耐磨性能的影响
表 2为四种典型WC-Co粉末采用Jet-Kote喷枪制备的涂层的磨损试验结果[25]。粉末的结构对涂层的结构影响显著，1-型粉末喷涂后，WC分解严重，涂层中存在着大量的金属W[26]，4-型粉末在沉积涂层时，由于包覆层熔化而芯部WC仍为固态，发生熔融相的优先沉积与芯部WC颗粒反弹的现象[27]，涂层主要由Co-W-C合金构成，基于沉积过程的快速冷却特征，该合金以非晶结构存在于喷态涂层中[28]。
与3-型聚合粉末相比，由金属Co将细小WC致密地粘结在一起的2-型粉末，WC在喷涂过程中更有限[29]。为此，涂层的耐磨粒磨损性能最优。另一方面，对于WC非常容易分解的1-型粉末，通过采用加热强度低的火焰等合适的工艺条件可将WC的分解程度限制在W 2 C的范围内，可以大幅度提高涂层的耐磨损性能[29]。
HVOF WC-Co涂层磨损特征的理论与实验表明，涂层的耐磨粒磨损性能与WC颗粒相对大小的平方根呈反比，与其含量呈正比[25]。因此，需要选择WC 颗粒细小的粉末。
表 3典型粉末制备的HVOF涂层结构特点及其磨损量比较
粉末类型1- 型 2 - 型3- 型4- 型
制造方法烧结 - 粉碎烧结 - 粉碎聚合制粉包覆型
公称成分WC-12Co WC-12Co WC-17Co WC-18Co
粉末结构特点粉末致密， WC 颗粒细小分布均匀，分布均匀，粘结在粗大的 WC均匀，粘结相为 Co 3 W 3 C 复合碳化物粉末致密，WC 颗粒细小分布均匀，粘结相为 Co 粉末疏松，WC颗粒细小分布均匀，粘结相为 Co Co均匀包覆在粗大的WC表面
涂层结构特点涂层致密,大部分WC分解为W 涂层致密,WC 分解非常有限涂层致密,WC 分解有限致密的CO-W -C 非晶合金为主成分，存在有限的WC
磨损量（ mg ）14 6 10 19
cshezhi2006-09-16 14:30 5、 HVOF 涂层与其它方法制备的涂层的性能比较
5.1 与其它热喷涂方法的比较
HVOF WC-Co 涂层的硬度可以达到 1100 — 1300Hv ，与爆炸喷涂层相当，显著高于等离子喷涂层，一般等离子 WC-Co 涂层的显微硬度为 800 — 1000Hv 。表 2 为文献 [30] 所报导的几种涂层的硬度值。
表 2 几种 WC-Co 涂层与电镀硬铬层的硬度 [30]
涂层HVOF HVOF 电镀硬铬层爆炸喷涂
成分WC-12Co WC-27NiCr Cr WC-13Co
硬度（ Hv 0.3 ）1100~1270 1000~1100 800~900 1100~1200
图 2 为 HVOF WC-12Co 涂层与爆炸喷涂 WC-13Co 涂层的耐磨料磨损试验结果比较 [30] 。试验采用 SUGA （日本）型磨损试验机， HVOF 采用
Jet-Kote 系统。
其中，实线表示表面为喷涂状态下的涂层的试验结果，而点线表示表面精磨至 Ra=0.2 μm后的试验结果。结果说明无论在那种表面状态下，HVOF涂层的耐磨损性能超过了爆炸喷涂层。
图 3为三种方法制备的涂层，即等离子喷涂层、HVOF涂层、爆炸喷涂层的磨粒磨损试验结果[31]。磨损试验采用的干式橡胶轮磨损试验机，HVOF采用连续爆炸喷涂CDS系统。
其中：1、4、6号所示结果分别为HVOF、等离子、爆炸喷涂制备的WC-12Co涂层的试验结果。2、3、5分别为HVOF WC-12%Ni,WC-10%Co-4%Cr,WC∕TiC-15%Ni 涂层的试验结果。比较WC-Co涂层，表明HVOF涂层与爆炸喷涂相当，而显著优于等离子涂层。
从以上结果可以看出， HVOF可以获得耐磨损性能显著优于等离子涂层，而优于或相当于爆炸喷涂的耐磨涂层。
5.2 HVOF涂层与火焰喷焊层
自熔合金喷焊层由于通过涂层的重熔，不仅能获得无气孔致密的、耐磨损性能及耐腐蚀性能优越的涂层，而且，可使涂层与基体达到冶金结合，在国民经济的各领域得到了广泛的应用，获得了良好的效果 [32]。
但是，涂层的重熔工艺要求将工件表面加热到1000℃以上，加热温度高，不仅容易引起基体组织和性能的变化，而且，还会产生巨大的热应力，从而引起变形，对于要求比较严格的近终成形的零件，就难以适用。HVOF涂层的优越性能为取代喷焊层提供了可能。
图 4各类HVOF喷涂层与NiCrBSi喷焊层，电镀硬铬层的耐磨料磨损性能试验结果的比较例[33]。HVOF采用DJ系统喷制。图中，NiCrBSi（相当于Ni60）喷焊层的耐磨损性作为1进行相对比较，该结果也说明通过选择合适的涂层材料，可以得到性能优于喷焊与电镀硬铬层的HVOF涂层。
5.3 HVOF 涂层与电镀硬铬层
电镀硬铬层作为提高材料表面耐磨损性能的方法，由于可以在低温下进行电镀，涂层硬度高，同时，形成涂层后可以不需要进行加工，因此，作为已经精加工成最终形状的零件表面涂层强化方法，应用非常广泛。
但是，对于尺寸较大的零部件，电镀加工就难以适用，同时，硬铬层的最高使用温度约为 350 ℃，受到限制。此外，由于不可避免地存在着环境污染问题，随着对环境保护的要求越来越严，成本将会越来越高。因此，开发可以替代电镀硬铬层的涂层技术有着重要的意义。
图 5 为电镀硬铬层与 HVOF WC-Co 涂层的耐磨料磨损试验结果的比较例 [30] 。 HVOF 涂层采用 Jet-Kote 系统喷制。结果说明 HVOF 硬质合金涂层的耐磨损性能显著优于电镀硬铬层。图 4 所示结果也证明了上述结论。
以上结果充分说明， HVOF 涂层完全可以取代电镀硬铬层。为此，迄今有许多关于用 HVOF 替代硬铬技术的研究报道。
cshezhi2006-09-16 14:31 6、 HVOF 涂层的典型应用实例简介
HVOF 涂层由于具有优越的性能，其应用已遍及从航空发动机、民用汽轮机、到石油化工、汽车、钢铁冶金、造纸、生物医学等的各个领域。不仅用于磨损件的修复，而且更多的是用作 OEM 的新装设备的性能强化。
文献 [34] 介绍了美国应用 HVOF 涂层的情况。自从 HVOF 在航空发动机部件，如压缩机叶片，压缩机静子叶片，轴承套等零部件上应用以来，已经基本实现了标准化，用来代替以前使用的爆炸喷涂层，旨在降低成本。美国喷气式发动机制造商在完成了实验室试验的基础上，对钛合金表面的 HVOF WC-Co 涂层进行实机实验，文章指出尽管实验仍在进行之中，根据以前的经验推测 HVOF 涂层将能获得满意的结果，而实验的成功将能大大降低涂层的成本。 HVOF McrA1Y 涂层在汽轮机第一级静叶片上的实际使用证明效果良好，可以代替比较昂贵的低气压等离子涂层和电子束物理气相沉积涂层。
在造纸行业，各种工作辊轮为了保持良好的表面光洁度，有些需要隔半个月到四个月必须精磨一次。经涂覆 100 μm后的镜面HVOF WC-Co涂层，使用15个月后，涂层表面光洁度几乎还与初始表面一样[35]。
热浸镀锌槽中的沉没辊，一般采用铬 13，或喷涂自熔合金，由于处于熔融的锌液中，受锌液熔蚀严重，因此，寿命很短，一般只有5—10天。通过喷涂HVOF WC-Co涂层，改善了耐融蚀性，使辊的寿命增加2 -8倍以上[36]。
有色金属二次加工轧辊经过采用HVOF喷涂层，寿命显著提高。如A1板冷轧线上的成形辊、输送辊等经喷涂HVOF WC金属陶瓷涂层后，上的成形辊、输送辊等经喷涂HVOF WC金属陶瓷涂层后，其寿命可以从0.5-1年，延长到2-3年[37]。
文献 [38]总结了热喷涂技术在钢铁冶金中应用及其效果。随着热喷涂技术的应用，各类易损件的寿命显著提高，从而显著提高了冶金产品的质量与成
品率。如对于钢板解卷或绕卷的张力辊，采用电镀硬铬强化时，寿命仅为2.5个月，而采用HVOF喷涂1㎜的WC-Co涂层，使用5年后，仍然在继续使用。对于钢厂自备电厂中的锅炉管道喷涂0.25㎜厚的HVOF Cr 3 C 2 -NiCr涂层，试验预测可以提高管道寿命10倍到15倍。
在石油化工领域， HVOF广泛用于强化轴塞杆。爆炸喷涂制备的WC-17%Co涂层成功地用在钻头（Tricone drill bits）,钻干（Rotors）[34]。根据爆炸涂层与HVOF涂层性能比较结果，认为HVOF也完全可以应用于这些零部件。对于工作在温度高达540℃，压力高达140Mpa的含有腐蚀性砂浆的管线中的金属座球阀，HVOF WC-Co涂层，Cr 3 C 2 -NiCr涂层，Fe-Cr-Ni-Mo涂层，WC-Ni涂层的应用，大幅度提高了球阀的耐腐蚀和耐冲蚀性能，提高了使用可靠性和寿命[39]。
7 、结束语
HVOF 喷涂技术的发展是喷涂系统的开发与应用开发并行发展的。经过近 20 年的研究开发，该技术已经趋向于成熟。以上有限的应用实例充分说明HVOF 涂层，可以显著提高零部件的质量与寿命。
随着对产品质量、可靠性的要求不断提高，对产品高附加价值要求的提高， HVOF 的应用领域将不断扩大，除了传统采用热喷涂强化的工业领域的应用外，其它涉及到所有装配有易磨损零部件的机器、设备， HVOF 都将会获得广泛的应用。作为对环境友好取代电镀硬铬的工艺， HVOF 也具有很大的潜力。
但是，在应用 HVOF 时，也应该注意到涂层的性能取决于涂层的结构，而涂层的结构又受到喷涂工艺条件、对于 WC-Co 硬质合金，特别还显著受到喷涂粉末结构的影响。此外，基体材料种类与喷涂材料种类直接影响着 HVOF 涂层与基体的结合。为此，喷涂粉末的选择与喷涂工艺的优化等对于有效地发挥 HVOF 技术的潜力具有重要影响。
防磨防腐新材料超音速电弧喷涂技术 一、超音速电弧喷涂的原理 电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化－雾化－沉积的过程。但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，即超音速电弧喷涂是采用超音速雾化。其优点是：雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效果，从而提高了粒子速度。粒子速度对涂层的性能有很大的影响。粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。 超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小均匀，大大降低了涂层的粗糙度。同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。 超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。 超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2。 电弧喷涂时，弧区的温度高达5000－6000℃，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。 二、超音速电弧喷涂的技术优点 超音速电弧喷涂与普通火焰喷涂相比，有以下技术优点： 1、热效率高。火焰喷涂产生的大部分热量散失到大气和冷却系统中了，热能的利用率仅为8－15%。而电弧喷涂是直接用电能转化为热能来熔化丝材，热能利用率高达70－80%。
HV80型 JP-5000超音速火焰喷涂系统 上海楚越机械设备有限公司 上海市浦东新区栖山路465号鼎隆大厦804室电话：21- 6855 2091/2/3 传真：21- 6853 5408 邮编：200135 https://www.doczj.com/doc/798489863.html, E-mail: info@https://www.doczj.com/doc/798489863.html,
1. HV80型HVOF喷涂系统 AMT公司80系列喷涂系统操作灵活、性能可靠、性价比高，经市场的不断验证，该系统已被公认为应用成功、价位合理的喷涂系统。 HV80型HVOF喷涂系统操作界面友好、维护方便，并具有高度的灵活性和可重复性，故尤其适合生产车间及大批量生产时使用。 HV80型HVOF喷涂系统平台（例图） 1.1 HV80型HVOF控制模块 HV80控制模块适用于氧气-煤油燃烧系统的喷 涂过程控制。 HV80控制系统可应用于各种独立操作的 HVOF版本的送粉器，包括客户已有的任何 HVOF类型的送粉器。通过HV80控制模块可 直接控制送粉开/关。 经过严格的设计，HV80控制模块界面友好， 需要极少维护。其中，煤油和氧气的流量通过 浮子流量计来手动调节。 根据客户的需要，HV80控制模块可以集成控
制热交换器、喷涂工装设备、抽风除尘系统及送粉器等设备。 HV80控制模块配备有系统所必须的安全装置，如逆火防止阀等。控制模块还包含高压点火单元。喷枪直接与控制模块相连接。 其他特点 ?具有完备的可扩展的安全诊断系统，集成了外部安全特征。却水温度及流量的安全监控 ?流量预调节旋钮可设定点枪时所需的氧气和煤油的流量 ?系统对气体及燃料压力进行监控，一旦压力低于规定值，将显示报警 ?PLC控制（工业标准型）确保系统的稳定性和可靠性 ?全部喷涂参数集中显示于控制面板上，便于观察。其中包括系统状态及参数设定、冷却水温度、时间显示和点火计数器等 ?火焰熄灭状态下，使用氮气（N2）作为清吹气体。 所有HV80型HVOF喷涂系统均满足最新的CE认证要求。 HV80 HVOF控制模块 HV80控制模块适用于以下喷枪类型： ?JP5000标准喷枪或JP5000-ST喷枪 ?K2喷枪
永嘉县创优喷涂技术有限公司 超音速火焰喷涂 超音速火焰喷涂工艺流程：施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤： 一）准备工作： 在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求半进行分析 1、确定涂层的厚度。一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。 2、涂层材料的确定。选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料 3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度 二）工件表面的预处理 表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序 1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。 2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。 3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛。 A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。其尺寸，空气压力的大小，喷砂
角度、距离和时间应该根据具体情况确定。 B：开槽、车螺纹、辊花。对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以Ra6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。 C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。 表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷涂，一般喷涂时间不超过二个小时。 4、非喷涂部位的保护 喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉而屏蔽起来。必要时按零件开关制作相应的夹具保护，但是要注意夹具材料要有一定的强度，且不能使用低熔点的合金，以免污染涂层。对于基体表面上的键槽、油孔等不允许喷涂的部位，可以用石墨块或粉笔堵平或略高于表面。 喷后清除时，注意要要碰伤涂层，棱角要倒钝。 三）喷涂工艺及参数 （1）粉末特性： 目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒形状、表面粗糙度等。 对JP8000设备来说，适宜的粉末粒度为：15μm-45μm。 （2）喷涂距离： JP8000型超音速火焰喷涂系统，当粉末粒子在距喷枪出口350-380mm以内即已达到了其最高温度，随着喷距的增加粒子温度逐渐降低，在350-380mm
一：锅炉腐蚀和磨损机理： 1 磨损状况及其原因分析 循环流化床锅炉的磨损主要发生在燃烧室，锅炉尾部对流受热面也发生与煤粉炉同样的磨损，炉膛水冷壁的磨损，大致有以下几种情况：燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损；炉膛四个角落区域管壁的磨损；炉膛出口两侧管壁的磨损。这些部位出现的事故占水冷壁爆管事故的95%以上。图1中列出了燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损机理。 燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损，是与炉内固体物料的总体流动形式有关。固体物料被烟气夹带飞逸出床层，沿水冷壁面向下流动，在交界区域与向上运动的固体物料混合，局部产生涡流；同时沿壁面下流的固体物料在交界面处产生反弹，这种反弹一部分往炉膛中心降落，但另一部分往水冷壁管侧反弹，对水冷壁管产生了切割现象，造成水冷壁泄漏爆管（如图2所示）。 (a) (b) (c) (d) 图1 燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损机理[3] (a) 冲击；(b) 切削；(c) 涡流；(d) 离心力引起撞击
图2 循环流化床锅炉水冷壁磨损照片 1.1 腐蚀状况及其原因分析 循环流化床锅炉由于采用了内外循环的燃烧方式[5]，其水冷壁等受热面的高温腐蚀问题比其他类型的锅炉更为严重。主要表现为以下特点： （1）高温冲蚀磨损：这是循环流化床锅炉水冷壁失效和爆管的主要原因，高的物料流化速度、大的物料粒度和浓度、硬质点SiO2因素，都造成对水冷壁的严重冲刷和撞击。 （2）高温氧化：炉膛内的温度高达900℃，甚至1000℃左右[5]，致使水冷壁管表面的高温氧化现象十分严重。氧化皮在固体物料的冲刷下不断剥落、重新生成、再剥落，是水冷壁管壁逐渐减薄。 （3）高温腐蚀：炉膛内的烟气中常含有HCI、H2S、NaOH、SO2、SO3等腐蚀性气体会与管壁金属发生反应，破坏氧化膜，使氧化层变成疏松的海绵状，高温又会加剧腐蚀。 而当锅炉燃用含K、Na、S等成份较多的煤时，在炉内高温烟气的作用下，还会发生硫酸盐型腐蚀。这是由于燃料燃烧时升华逸出的碱性金属氧化物K2O和Na2O会冷凝在换热管壁上，这些氧化物与管壁周围的SO3反应生成硫酸盐，形成了松散的结焦层。焦层中的硫酸盐在含有SO3的烟气作用下会与管壁氧化层Fe2O3反应生成Na3Fe(SO4)3和K3Fe(SO4)3，
M 152钢基体超音速火焰喷涂WC -17C o 涂层性能研究 崔永静，陆 峰，汤智慧，王长亮，郭孟秋 (北京航空材料研究院，北京100095) 摘 要：采用超音速火焰喷涂技术在M 152钢上制备了WC -17C o 涂层。对WC -17C o 涂层的耐磨性能和耐蚀性能进 行了研究。结果表明超音速火焰喷涂WC -17C o 涂层显著提高了M 152钢基体的抗盐雾腐蚀性能，同时WC -17C o 涂层具有优异的抗氧化性能和耐磨性能，可用于M 152钢零件中温区域的耐磨、耐蚀防护。 关键词：超音速火焰喷涂；WC -C o 涂层；磨损；腐蚀 中图分类号：TG 174.4文献标识码：A 文章编号：1674-7127（2012）03-0023-05D OI 10.3969/j .issn .1674-7127.2012.03.005 Performance of WC-17Co Coatings Fabricated by High Velocity Oxy-Fuel Thermal Spray on M152Steel CUI Yong-jing ，LU Feng ，TANG Zhi-hui ，WANG Chang-liang ，GUO Meng-qiu （Beijing Institute of Aeronautical Material,Beijing 100095,China) Abstract:WC-17Co coating was fabricated by high velocity oxy-fuel (HVOF)spraying on M152steel.The wear and corrosion properties of the coating were investigated.The results indicated that WC-17Co coating substantially improved the salt spray corrosion performance of M152,and WC-17Co coating showed excellent resistance of wear and oxidation.Obviously,the WC-17Co coating has great potential in protecting M152steel in media temperature. Keywords:HVOF ；WC-Co coating ；Wear ；Corrosion 作者简介：崔永静（1984-），男，河北唐县人，工程师，硕士.E-mai l :c u i y o n g jin g @126.c o m M 152 （1Cr 12N i 3M o2VN ）合金钢是一种马氏体耐热钢，主要应用于超超临界机组汽轮机末级叶片及紧固件，燃气轮机及航空发动机机匣部件[1]。它的使用温度达到400℃以上，M 152钢中温区的耐磨损、耐腐蚀防护问题成为限制M 152钢应用的关键。WC 系列涂层是应用最为广泛的耐磨耐蚀防护涂层之一，它具有较高的硬度，优异的耐磨、耐蚀性能，使用温度高达540℃，另外还可以替代耗能高、污染严重的电镀硬铬，成为耐磨、耐蚀涂层防护领域研究的热点。 超音速火焰喷涂（H V O F ）工艺是20世纪八十年代初期，由美国B r o wnin g E n g in ee rin g 公司推出的一种新型热喷涂技术。H V O F 的焰流温度可达 2700℃，焰流速度可达2000m/s 。相对于等离子喷 涂工艺来说，H V O F 较低的焰流温度和较高的焰流速度可以减少在喷涂过程中WC 粉末颗粒的脱碳、氧化等反应。因而，H V O F 工艺制备的WC -C o 涂层具有高硬度，低孔隙率，与基体结合强度高（>70 M P a ）等优点；与电镀硬铬涂层相比，耐磨性更好， 对环境更加友好，对基体疲劳性能影响低。因此，在 第4卷第3期 2012年9月 热喷涂技术Thermal Spray Technology Vol.4，No.3Sep.，2012
超音速火焰喷涂工艺流程： 施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤： 一）准备工作： 在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求并进行分析 1、确定涂层的厚度。一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。 2、涂层材料的确定。选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料。 3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度。 二）工件表面的预处理 表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序 1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。 2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。 3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛等。 A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。 B：开槽、车螺纹、辊花。对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以RA6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。 C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。
河南巩义欣科表面电弧使用说明
用途及特点采用电动汽车充电电源的电弧喷涂机具有合理的静外特性与良好的动态性能，特点如下： 可以保证喷涂电压在电网电压波动及电弧长度变化的情况下高度平稳，电弧自调节能力强，喷涂过程稳定。 增加了强脉冲引弧，引弧成功率高。 送丝电路采用独立的高稳定电源，送丝平稳。 重量轻，体积小，便于移动。 节能省电，使用费用低，对电网容量要求低。 主要技术参数 表1 №名称CD500 CD-550 CD-600 01 电源电压/频率三相380V±10%/50Hz 三相380V±10%/50Hz 三相380V±10%/50Hz 02 额定输入功率13.7KVA 24.4KVA 34.6KVA 03 额定输入电流21A 37A 53A 05 输出电流调节范围70～300A 70～400A 70～500A 06 输出电压调节范围15～40V 20～45V 20～45V 07 输出空载电压58V 70V 70V 08 效率≧89% ≧89% ≧89% 09 功率因数≧0.87 ≧0.87 ≧0.87 10 使用喷涂丝直径Ф1.6～Ф2.0mm Ф1.6～Ф3.0mm Ф1.6～Ф3.0mm 11 主机重量53Kg 53Kg 55Kg 12 主机体积636×322×584(mm) 636×322×584(mm) 636×322×584(mm) 13 空气压力＞0.6Gpa ＞0.6Gpa＞0.6Gpa 操作使用说明1．使用条件 1.1 环境条件
(1)周围空气温度范围 工作温度 -20℃~40℃； 运输和贮存温度 -25℃~55℃。 (2)空气相对湿度 在40℃时≦50%； 在20℃时≦90%。 (3)周围空气中的灰尘、酸、腐蚀性气体或物质等不超过正常含量。 1.2 供电电压品质 (1)波形应为标准的正弦波，有效值为380V±10%，频率为50Hz±1%。 (2)三相电压的不平衡度≦5%。 2. 功能介绍 2.1 喷涂机前面板 喷涂机机前面板如图1所示。 （图1）喷涂机前面板图 (1)输出电流表 空载时显示送丝速度相对值，喷涂时显示实际喷涂电流值。 (2) 输出电压表 空载时显示电压给定值，喷涂时显示实际喷涂电压值。 (3) 电感调节旋钮 可改变喷涂稳定性。
高速火焰喷涂 高速火焰喷涂国内习惯上称为超音速火焰喷涂，它的英文缩写为HVOF（High Velocity Oxygen Fuel的首写字母）。高速火焰喷涂是在爆炸喷涂的基础上发展起来的一项新的热喷涂技术，是在上世纪八十年代初期，由美国Browning公司最先研制成功，并推出名为JET-KOTE的商用喷涂设备。高速火焰喷涂技术一经问世，就以其超高的焰流速度和相对较低的温度，在喷涂金属碳化物和金属合金等材料方面显现出了明显优势。在世界各大热喷涂公司的积极推动下，该技术发展很快，目前高速火焰喷涂技术在喷涂金属碳化物、金属合金等方面，已逐步取代了等离子喷涂和其它喷涂工艺，成为热喷涂的一项重要工艺方法。 1．高速火焰喷涂原理 高速火焰喷涂是将助燃气体与燃烧气体在燃烧室中连续燃烧，燃烧的火焰在燃烧室内产生高压并通过与燃烧室出口联接的膨胀喷嘴产生高速焰流，喷涂材料送入高速射流中被加热、加速喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的方法。可使用乙炔、丙烷、丙烯、氢气等作为燃气，也可使用柴油或煤油等液体燃料。 煤油、氧气通过小孔进入燃烧室后混合，在燃烧室内稳定、均一地燃烧。有监测器用来监控燃烧室内压力，以确保稳定燃烧，喷涂粉末的速度与燃烧室内压力成正比。燃烧室的出口设计使高速气流急剧扩展加速，形成超音速区和低压区。粉末在低压区域沿径向多点注入，粉末均一混合，在气流中加速喷出。高速火焰喷涂焰流速度高达1500m/s-2000m/s，一般可观察到5-8个明显的马赫锥，粒子流速度高达300-650m/s。2．设备构成 高速火焰喷涂设备一般由喷枪、送粉器、控制系统、喷枪冷却系统、气体供应系统五部分构成。目前我国在用的高速火焰喷涂设备绝大部分是进口的，使用最多的型号为：Sulzer Metco公司的DJ-2700和Praxair 公司的JP-5000，JP-5000 是原Hobart Tafa公司研制成功的，后该公司并入了Praxair公司。这两种设备在国外应用也最为广泛，代表了当今世界高速火焰喷涂技术的发展水平。 （1）Praxair JP-5000型。该设备以煤油作为燃料，其特点是燃烧室压力高（＞10bar），功率大、焰流出口速度高（2100m/s）；粉末由燃烧嘴低压区沿径向注入，使得粉末受热均匀、充分。相比其它工艺，其适宜喷涂的粉末粒度较粗，这有利于降低成本。目前为止，JP-5000喷制的WC-Co涂层性能略优于其它HVOF 方法，但其氧气和煤油的消耗量十分惊人。 （2）Sulzer Metco DJ-2700 。该设备由Sulzer Metco公司生产，以丙烷或丙烯作为燃气，国内大多用丙烷作燃气。该设备分手动控制型和自动控制型两种，手动型设备仅由喷枪、送粉器、流量控制器三部分构成，具有很好的机动性，可用于现场喷涂生产。同JP-5000相比，DJ-2700具有配置简单实用，操作方便、氧-燃气耗量低的特点。 3．涂层和工艺特点 高速火焰喷涂工艺因其鲜明的特点：超高的焰流速度和相对较低的温度，使其涂层性能和喷涂工艺具有许多特点： （1）火焰及喷涂粒子速度高。火焰速度达到1800m/s以上，粒子速度：300-650m/s。 （2）粉粒受热均匀。喷涂粉粒沿轴向或径向注入燃烧室，使粉末在火焰中停留时间相对较长，熔融充分，产生集中的喷射束流。 （3）粉粒与周围大气接触时间短，粉末粒子飞行速度高，和周围大气接触时间短，很少与大气发生反应，喷涂材料中活泼元素烧损少。这对碳化物材料尤为有利，可避免分解和脱碳。 （4）喷涂粉末细微，涂层光滑用于高速火焰喷涂的粉末粒度一般为：10-45μm，属于细粒度粉末，同时喷涂粒子速度高，熔融充分，形成涂层时变形充分，使得涂层表面粗糙度小。 （5）涂层致密，结合强度高一般高速火焰喷涂涂层的孔隙率＜2%，结合强度＞70MPa。 4.主要工艺参数 以DJ型高速火焰喷涂系统为例，介绍工艺参数对涂层性能的影响。 （1）粉末特性。目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同
超音速火焰喷涂 超音速火焰喷涂系统，工作原理: 超音速火焰喷涂又称作高速氧燃料喷涂（High Velocity Oxygen Fuel-HVOF）。超音速火焰喷涂是将气态或液态燃料与高压氧气混合后在特定的燃烧室或喷嘴中燃烧，产生的高温、高速的燃烧焰流被用来喷涂。由于燃烧火焰的速度是音速的数倍，目视可见焰流中明亮的“马赫节”，因而一般都称HVOF为超音速火焰喷涂。超音速火焰喷涂是在20世纪80年代研发成功的，与常规火焰喷涂不同的是超音速火焰喷涂采用特殊设计的燃烧室和喷嘴，驱动大流量的燃料并用高压氧气助燃，从而获得了极高速度的燃烧焰流。采用液态燃料的喷枪，又称作高压超音速火焰喷涂（HP-HVOF），其燃烧压力可达8.2巴，火焰速度7倍音速以上。这类产品的代表是以航空煤油为燃料的JP5000型超音速火焰喷涂系统。 该设备由美国TAFA公司出品，性能特点如下： 1、能量输入巨大，热焓输出相当于普通氧乙炔火焰的20余倍，火焰速度＞７玛赫，温度约2600～3200℃，熔融粉末飞行速度＞720米/秒，涂层性能卓越，适合喷涂碳化钨及部分合金。 2、涂层结合强度高，理论研究认为，涂层结合强度与喷涂速度成正比，JP-5000实现了这个热喷涂界多年的追求，且能与基体产生部分微区冶金结合相，克服了碳化钨涂层易脱落的固疾。 3、涂层呈压应力状态，熔融粉末高速撞击机件后，粉末颗粒形状改变，在JP-5000条件下近球形颗粒改变后，其长短轴比例可达＞1/20，
远大于普通火焰喷涂，这些形状改变后的颗粒的叠加所形成的涂层，具备了涂层应力状态由张应力向压应力转化的先决条件—理论研究认为—颗粒长短轴之比大于1/20时将出现压应力效果。 4、综合性能优异，涂层孔隙率更低，硬度更高，耐磨性能更强，使用寿命显著提高。 喷涂材料：为了克服WC高温性能欠佳缺点，美国研制了一种改良型WC，即在WC中加入一定量的CrC＋Ｎｉ熔炼再结晶改性，使之在保持WC典型的耐磨粒磨损和硬面磨损性能的基础上，同时具备CrC高温性能优异和耐蚀性强的特点，所以，它比其它碳化钨基材料抗氧化和腐蚀性能优越，耐化学腐蚀性能好，耐磨性能优良，涂层更致密光滑，使用温度高达1400oF(760oC)。尤其是这种粉末材料制造工艺十分讲究，近球形的颗粒和粒度分布特别针对JP5000。我公司依此所喷涂球阀类产品最多开合次数超过５０００次。 Plazjet高能等离子喷涂系统（目前在烟台） 该设备由美国TAFA公司出品，性能特点如下： 1、能量巨大，最大输入功率320KW，最大输出功率270KW，相当于7把普通等离子枪的能量总和，火焰速度＞2900米/秒，温度约13000～15000℃，熔融粉末飞行速度＞700米/秒，涂层性能卓越，适合喷涂氧化物陶瓷和部分合金。 2、涂层结合强度高，原理与JP-5000近似，所获得的陶瓷涂层非常值得信赖。 3、涂层呈压应力状态，原理与JP-5000近似。
超音速火焰喷涂 超音速火焰喷涂工艺流程：施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤： 一）准备工作： 在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求半进行分析 1、确定涂层的厚度。一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。 2、涂层材料的确定。选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料 3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度 二）工件表面的预处理 表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序 1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。 2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。 3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛。 A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。
B：开槽、车螺纹、辊花。对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以Ra6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。 C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。 表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷涂，一般喷涂时间不超过二个小时。 4、非喷涂部位的保护 喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉而屏蔽起来。必要时按零件开关制作相应的夹具保护，但是要注意夹具材料要有一定的强度，且不能使用低熔点的合金，以免污染涂层。对于基体表面上的键槽、油孔等不允许喷涂的部位，可以用石墨块或粉笔堵平或略高于表面。 喷后清除时，注意要要碰伤涂层，棱角要倒钝。 三）喷涂工艺及参数 （1）粉末特性： 目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒形状、表面粗糙度等。 对ZB-2700设备来说，适宜的粉末粒度为：15μm-40μm。 （2）氧-燃气流量和比例 喷涂的焰流温度及特性取决于氧-燃气流量和混合比例。喷涂时，首先应按照设备的规定要求确定氧气和燃气的流量，以保证喷枪焰流达到设计的功率水平。实际生产过程中有多种因素可导致氧-燃气比例的波动，而氧-燃气比例对确定最终
水冷壁防磨喷涂技术方案 1喷涂材料及主要技术指标： 水冷壁防磨喷涂采用打底材料和耐磨合金材料分别为CL-302 和CP-302A，再用高温耐磨CCS专用封孔剂进行封孔。 1、CP-302A涂层主要技术指标： 结合强度：70Mpa 硬度：≥HRC55（500～1000HV0.1）内聚强度：≥260Mpa 喷涂距离：200-300mm 喷涂粒子速度：≥400m/s 孔隙率：≤1% 使用温度：1500℃导热系数：60W/M*K 抗冲蚀性：1.09×10￣4cm3/h (900～400℃、1000g200目Al2O3、600s) 抗高温氧化性：1.63×10-4 mg/(mm2.h) (800℃、100h) 热膨胀系数：12×10-6 ℃-1（0～800℃） 耐介质性（H2SO4、HCl、NaOH、NaCl）:优 喷涂工件温度：≤100℃ 涂层总厚度：0.5～0.6mm 使用寿命：≥4年 喷涂工作层丝材CP-302A化学成分 喷涂打底丝材CL-302化学成分
3、所用材料主要性能介绍： 1）、打底材料CL-302: 本公司采取增加结合强度的方法是用本公司自行生产的CL-302作为打底材料，该材料的特点是：a、CL-302为放热性材料，喷涂时其到达管子表面时仍为熔融状态（因打底层仅喷0.1mm，所以不会造成明显温升），这可保证其与管子之间的微冶金结合和机械咬合，结合强度可达70Mpa；b、CL-302具 很高的抗高温氧化腐蚀能力，所以在使用时不会因结合面氧化腐蚀而造成涂层脱落。 2）、CP-302A：本公司研发生产的CP-302A粉芯材料由Cr、B、Si、Ni、Mn、Ti组成，该材料是专门设计用于锅炉管道的防磨涂层材料，具有优异的抗高温冲蚀磨损性能，与炉管材料的匹配性好，膨胀系数相近，结合力大，硬度高，可以起到非常突出的防护效果，经多台锅炉使用效果显著。图（1）为CP-302A涂层截面金相组织照片，图（2）为CP-302A丝材，图（3）为水冷壁管经过喷砂处理后的表面形貌，图（4）为水冷壁管表面喷涂CP-302A后的形貌，图（5）为水冷壁管表面涂层经过一个周期使用后的表面形貌，图（6）为涂层与基体的结合面金相照片。
实验29 等离子和超音速火焰喷涂涂层的制备与观测 一、实验目的 1.了解等离子和超音速火焰喷涂的基本原理； 2.初步掌握等离子和超音速火焰喷涂设备的操作方法； 3.对等离子氧化铝涂层和超音速火焰硬质合金涂层进行显微观测； 4.对等离子氧化铝涂层和超音速火焰硬质合金涂层进行显微硬度测试； 5.了解等离子和超音速火焰喷涂各项工艺参数对喷涂涂层性能的影响； 二、实验内容 采用WC/Co 88/12粉末进行超音速火焰喷涂，Al2O3/TiO2 97/3粉末进行等离子喷涂，软钢为基本材料，喷砂工艺进行实验前的准备工作，选择合适的等离子喷涂成行工艺参数，进行喷涂实验，然后将喷涂试样分割成小块金相试样。针对WC/Co 88/12粉末，采用不同的喷嘴，了解喷嘴对喷涂质量的影响；针对等离子喷涂Al2O3/TiO2 97/3粉末，改变氢气的流速，了解氢气含量对喷涂质量的影响。 三、实验原理 超音速火焰喷涂是将大量燃料和氧气在高压下供给喷枪，使燃烧的火焰经拉瓦尔喷嘴，成超音速射流喷出，粉末被送入流动的火焰中，在运动中被加热、加速，高速喷射到金属基体上，形成涂层。等离子喷涂是利用等离子射流将喷镀材料加热到熔化或接近熔化状态，喷附在制品表面上形成保护层的方法。 热喷涂设备包括电气控制柜、气体控制柜、操作台、热交换器、送粉器、逆变电流、水电过渡箱、煤油泵、燃烧室压力感应装置、点火器和空气压缩机。 四、实验数据
试样形貌 样品一 100×200× 500×
样品二 100×200× 500× 样品三 100×200× 500× 工艺四：
100×200× 500× 五、实验分析 显微硬度与宏观硬度的区别在于试验时负荷大小不同。显微硬度试验可以测定宏观硬度试验无法测定的表面层硬度，比如喷涂层。通过实验数据可以看出不同的喷涂参数导致显微硬度有所变化，但宏观硬度基本无变化，说明用显微硬度测试涂层质量较好。在超音速火焰喷涂组中，不同的喷嘴导致显微硬度基本无变化；在等离子喷涂组中，氢气的流速对显微硬度造成影响，说明氢气的含量会影响涂层的质量，需要确定最优的工艺参数。 通过观察试样的显微形貌，可以看出超音速火焰喷涂的涂层与等离子喷涂的涂层有一定的区别，即超音速喷涂的涂层分为两层，而等离子喷涂的涂层分为三层，比超音速喷涂多一层熔化层，原因是超音速喷涂喷出的粉末是粒状的，而等离子喷涂喷出的粉末是熔化状态的，因此在涂层和基体之间就多了一层熔化层。在超音速火焰喷涂组中，可以看出采用不同的喷嘴，涂层的均匀性不同，在一定程度上解释了在显微硬度测试中第二组的数据变化幅度要大，说明涂层的均匀性不太好，说明采用新式的喷涂提高了涂层质量，尤其在提高均匀性方面。新式喷嘴主要采用了模拟仿真的结果，改变了喷嘴的结构，提高了气流的稳定性，故提高了涂层的均匀性。在等离子喷涂中，可以看出氢气流速的不同，导致涂层缺陷的不同，第四组的缺陷明显多于第三组，验证了显微硬度测试的结果，即第三组的显微硬度要高于第四组。氢气在等离子喷涂中提供离子，氢气流量的减少会减
工艺流程 超音速火焰喷涂工艺流程： 施工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤： 一）准备工作： 在编制工艺前首先应该了解被喷涂工件的实际状况和技术要求半进行分析 1、确定涂层的厚度。一般来讲，喷涂后必须进行机械加工，因此涂层厚度就要预留加工余量，同时还要考虑到喷涂时的热胀冷缩等。 2、涂层材料的确定。选择依据是涂层材料应该满足被喷涂工件的材料，配合要求，技术要求及工作条件等，分别选择结合层与工作层材料 3、确定参数：压力，粉末粒度，喷枪与工件的相对运动速度 二）工件表面的预处理 表面制备，是保证涂层与基体结合强度的重要工序 1、凹切处理，表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间。 2、表面清理，清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。 3、表面粗化，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应，常用的有喷砂、开槽、车螺纹、拉毛。 A：喷砂是最常用的，砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。 B：开槽、车螺纹、辊花。对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用开槽、车螺蚊处理，槽与螺纹表面粗糙度以RA6.3—12.5为宜，加工过程中不加冷却液与滋润剂，也可以在表面滚花纹，但避免出现尖角。 C：硬度较高的工件可以进行电火花拉毛进行粗化处理，但薄涂层工件应慎用。电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧的作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。 表面粗化后呈现的新鲜表面，应该防止污染，严禁用手触摸，保存在清洁，干燥的环境中，粗化后尽快喷
电弧喷涂涂层缺陷分析 电弧喷涂技术是目前热喷涂技术中最受重视的技术之一。电弧喷涂设备简单、操作方便，电厂锅炉喷涂分为新锅炉和老锅炉的喷涂.新锅炉在表面没有喷过涂层.老锅炉上面存在原始涂层。老锅炉对喷涂工艺要求比较高，若喷涂工艺不当，易产生一些缺陷。 一、涂层缺陷 1、喷涂前基本表面的预处理不符合要求 在热喷涂前，对基本表面进行清理、粗化、预热、喷涂结合底层等工艺方法统称为表面预处理。这种预处理是提高涂层与基本物体结合的重要工序。基本表面清理不彻底是降低涂层与基体间结合强度的重要因素之一。热喷涂层与基体的结合强度又与基体的表面粗糙度有关，粗糙度低，表面光滑同样会降低涂层与基体的结合强度，所以在喷涂前表面预处理中，对喷涂基体表面的喷砂处理通常都要有一定的要求。喷砂压力越大，获得的粗糙值越大，在设备允许的情况下，应尽量提高压力的设置，但并不是压力越大越好，过大的压力设置会导致基体表面损坏，同时不易于砂粒的弹出；喷砂角度对粗糙度也有一定的影响，但当喷砂角度为90度时，偶有砂粒嵌入，过多的砂粒嵌入工件会降低喷涂的喷涂效果，同时影响涂层与基体的结合强度，因此在喷砂时应尽量避免直喷，喷砂角度宜取75度至85度；采用喷砂方法制备表面时，压缩空气中含有过多的油分及水蒸气会降低影响喷涂效果，所以，喷砂用空气压缩机应装有油水分离器和空气过滤器，以保证压缩空气的清洁；对处理好的基体表面，应及时喷涂，一般不要超过2小时. 2、涂层龟裂 涂层龟裂是指涂层表面或内部出现局部的小面积或封闭型的裂纹。引起涂层裂纹的原因有：喷涂层过热。在喷涂过程中，喷涂距离太小或喷枪移动的速度相对工件太慢，引起涂层局部过热，当涂层冷却后，由于应力作用在涂层表面产生裂纹。为避免过热而产生裂纹，在喷涂操作时要调整喷涂距离和喷枪的移动速度，避免喷枪过长时间停留在喷涂表面的局部位置。涂层内裂纹与飞行中熔融粒子的状态有密切关系，当被加热到过热状态的粒子中含有气泡时，它撞击到基体表面时发生飞散现象，形成薄层状粒子，在热应力作用下，薄层状粒子会产生裂纹，为此，要确保喷涂材料基体表面无油、水、锈、漆等污物，严防有害气体产生。另外，要调整好喷涂角度，尽可能减少熔融粒子的飞散。喷涂角度宜取90度； 喷涂材料硬度过高，抗裂性能差，易产生裂纹，所以，在满足涂层性能要求下，尽可能选用抗裂性能好的喷涂材料。我公司生产的材料中就存在抗裂性能较好的喷涂材料，如SAM和GY。市场上的一些材料涂层硬度宣称超过70HRC，例如廊桥，过高硬度的涂层，在喷涂结束后都会产生龟裂是正常现象。这是由于，在过热的喷涂工艺完成后，随着冷却的过程，硬度较高的涂层表面会由于热应力的释放而极易产生裂纹。合理的涂层硬度在60HRC左右.但不大于65HRC. 老锅炉的原始涂层没有打掉，在上面直接喷涂称为复喷.复喷产生的问题比较多。涂层龟裂是比较常见的问题。关键是粗糙度达不到要求。喷砂的硬度比旧有涂层的硬度低。粗糙度值太小，表面太光滑降低结合强度。关键在于旧有涂层有的地方脱落；有的地方没有脱落。喷涂层厚度不均匀，涂层收缩率不均匀，易产生裂纹。还有一个原因在于，电弧喷涂用喷涂材料通常经过研究测试后，其性能多适用于铁基的喷涂基体表面，而复喷的喷涂表面大都不是铁基表面而保留原有涂层性质，因而复喷成功率较小。通常的解决方法可以在复喷前先用镍铝丝打底，然后喷上0.2~0.3毫米。不能超过0.3毫米。但这样喷涂的效果仍然不能与在原始铁基涂层上喷涂效果更好。
热喷涂技术原理及其应用 摘要：对于一些超薄零件，在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层，增加零件的耐磨性。热喷入技术是制备涂层的主要方法，目前正迅速应用到民用工业领域。本文主要介绍了热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况,并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。关键字：表面工程热喷涂涂层火焰喷涂 1绪论 磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料介绍，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的损失约占国民经济总产值的4%～5%，而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。我国每年由腐蚀和磨损造成的经济损失已达数亿人民币。 随着现代科学技术和现代工业发展，对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求，特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。因此改善材料表面性能，不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源，更有利于社会的发展[1]。 表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一，表面技术分为表面改性技术、薄膜技术和涂层技术三大类，而热喷涂技术是表面工程领域中十分重要的技术，约占表面工程技术的1/3，是国外50年代发展起来的一项机械零件修复和预保护的新技术。它可以使各种机械设备车辆的零部件使用寿命延长。使报废的零部件“起死回生”。从学科上讲，热喷涂技术是一个涉及金属学、高分子学、表面物理、表面化学、流体力学、传热学、等离子物理及计算机等学科的交叉边缘科学[2]。 热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择；二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失，这些特征以及热喷涂涂层所具
ＨＶ－８０超音速火焰喷涂制备ＷＣ－１２Ｃｏ涂层实验 １．实验材料及方法 １．１实验材料 喷涂材料我们选择章源钨业生产的ＷＣ－１２Ｃｏ粉末，其中ＷＣ颗粒分布呈多峰分布（颗粒平均尺寸为０．２μｍ占３０ｗｔ．％，颗粒平均尺寸为２．４μｍ占７０ｗｔ．％），粉末的颗粒尺寸为１５～４５μｍ。粉末的表面和截面形貌如图１所示，可以看出，粉末的球形度较好，单个喷涂粉粒子内的孔隙较均匀。喷涂试样的基体材料为１６Ｍｎ钢，磨粒磨损对比试样的材料也是１６Ｍｎ钢。 图１ 多峰ＷＣ－１２Ｃｏ粉末的形貌 １．２涂层制备 采用郑州立佳的ＨＶ－８０型ＨＶＯＦ设备进行喷涂，使用航空煤油作为燃料，氧气作为助燃气，送粉载气采用氮气。结合以往喷涂经验，选择四因素三水平Ｌ９（３４）喷涂工艺参数如表１所示。 表１ ＨＶＯＦ制备ＷＣ－１２ｃｏ涂层的工艺参数 Ｌｅｖｅｌ ２ ２４．６ ５５．２２ ７５ ３５３ Ｌｅｖｅｌ ３ ２６．５ ５９．４７ ９０ ３８０ 喷涂前，对试样进行除锈、除油、然后采用２４０μｍ（６０目）白刚玉砂进行粗化处理，将待喷涂的试样在特制的风冷夹具上装夹、喷涂，为了使基体温度低于２００°Ｃ，没喷涂８道次停枪一次，直至涂层厚度达到３００～３５０μｍ。 １．３相结构测试 用线切割加工出尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍ的带有涂层的试样，在ＳＩＥＭＥＮＳＤ ５０００型Ｘ射线衍射仪上对涂层进行相结构测试，阳极靶为Ｃｕ 靶，扫描角度从１０～９０°（本文中取３０～８５°，），管压３５ＫＶ，管流３０ｍＡ，积分时间０．２秒，采样间隔０．０２秒。
超音速电弧喷涂FeCrAl涂层组织结构 与抗氧化性能研究 刘杰1，胡兰青1, 2，许并社1, 2 1 太原理工大学材料科学与工程学院，太原（030024） 2 教育部新材料界面与工程重点实验室，太原（030024） E-mail:pmsl6@https://www.doczj.com/doc/798489863.html, 摘要：利用超音速电弧喷涂技术, 在20钢表面制成FeCrAl涂层。借助扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射仪分析了涂层氧化前后的形貌、成分及组织结构，测试了涂层在680℃的抗氧化性能。结果表明FeCrAl涂层主要由体心立方晶格Fe-Cr固溶体和α- Fe相组成，含少量CrO2。FeCrAl涂层的优良的抗氧化性能主要是得益于涂层中的合金元素Cr，在氧化试验中形成了以Cr2O3为主的致密保护层。 关键词：超音速电弧喷涂；抗氧化性；FeCrAl涂层 中图分类号：TG174.442 0. 引言 火电厂锅炉管一直处在高温、高压及受热烟气腐蚀、冲蚀的恶劣环境中，极易产生高温腐蚀及冲蚀，致使管壁减薄，每年减薄量约1mm，更有甚者可达5~6mm[1]。材料表面早期失效是造成发电厂非计划停机的主要原因，在锅炉事故中锅炉管的暴漏事故又占据一大半。所以，锅炉管的高温腐蚀和烟气冲刷磨损已成为一亟待解决的关键问题，解决这一问题的经济可行的途径是使用具有良好导热性的防磨损、防氧化的薄涂层。铁铝金属间化合物具有优良的高温耐磨损、抗氧化性能, 但因为低的塑性而难于加工。超音速电弧喷涂具有熔滴喷射速度高、雾化效果好、涂层的结合强度高和涂层的孔隙率低等优点[2]。采用FeCrAl粉芯丝材，利用超音速电弧喷涂技术制成FeCrAl涂层，可以解决铁铝金属间化合物加工成形困难的缺点。本文对超音速电弧喷涂FeCrAl涂层和20钢在680℃温度下100h的空气中氧化前后的组织结构和抗氧化性进行了研究，分析了20钢和FeCrAl涂层试样的氧化动力学曲线，讨论了FeCrAl涂层氧化前后的物相变化，以期为FeCrAl涂层的设计和抗氧化性的改善提供理论依据1。 1本课题得到山西省青年科技研究基金资助项目(20011019)资助。