热喷涂用粉末材料应具备的特性

热喷涂技术的分类及特点研究了这么久热喷涂技术，总算发现了一些门道。

先说说热喷涂技术的分类吧。

热喷涂技术呢有火焰喷涂这一种，你就想啊，就像是用火去熔化那些要喷涂的材料，然后通过气流把熔化的材料喷到物体表面上去，就跟吹蜡烛，蜡油飞出去沾到别的东西上有点像呢，但当然不是完全一样啦。

这种火焰喷涂的材料可以是金属啊，陶瓷啊之类的。

还有电弧喷涂，我刚开始特别疑惑这个，感觉好高大上啊。

后来才明白它就是利用电弧产生的热量来熔化金属丝材，再用高速气流把熔化的金属吹出去形成涂层。

这就像是你拿两根电线一接，产生火花把金属熔化然后像吹泡泡似的把熔化的金属吹到东西上。

这种方法喷金属涂层效率还挺高的呢。

再来说说等离子喷涂吧。

这个就更难懂一些了。

当时我都懵了，后来才知道是通过等离子弧产生的超高温度来熔化粉末材料进行喷涂。

这就好比是给材料放在一个超强的小火炉里烤化了再喷出去。

这种方法能得到质量特别好的涂层，比如说在航天领域一些很精密的部件上就会用到，让部件更耐磨啊，抗氧化之类的。

我发现这些分类各有特点呢。

拿火焰喷涂来说，设备简单成本低，就像咱们生活里自己做点简单手工一样，东西便宜又好搞，很多小作坊啊或者要求不高的涂层就可以用火焰喷涂。

电弧喷涂速度快呀，生产成本也不高，你想啊，在一些大型工程需要大面积喷涂金属的时候，那就特别适合啦，就像给大楼盖上一层金属保护膜似的。

等离子喷涂呢，因为能把粉末材料加热到很高的温度，涂层性能就特别好，在那种对涂层质量要求特别高的情况下就非他莫属了，就好比做手术要用最精确的仪器一样。

不过我也有点困惑的地方，像是这些热喷涂技术在不同的材料组合的时候到底怎么调整参数最科学呢。

我还在慢慢探索呢。

总之，热喷涂技术的分类和特点真是个特别有趣的东西，要想真正掌握还得继续研究呢。

后来我又琢磨，这火焰喷涂虽然成本低设备简单，但是涂层质量和等离子喷涂比起来还是有差距的，就像普通相机和专业摄影设备拍出来的照片一样。

而且电弧喷涂在一些比较复杂形状的物体上喷涂的时候，可能就不像在平面上那么顺利了，这时候是不是可以结合其他的喷涂方法呢，这也是个值得思考的问题。

学习本章你将了解到以下几点：1、粉末涂料用的原料有哪些？2、一个配方的组成3、热固性涂料如何成膜4、如何评价粉末涂料质量好坏？第一节粉末涂料的原料粉末涂料是个多种组分的混合物，一般由基料（树脂+固化剂）、填料、颜料和助剂组成。

原料虽只有四大类，每一类却有许多种，把每种有不同的应用配比，所构成的涂料可以是千千万万种。

一、基料Binder：又称成膜物，是形成连续膜附着于底材，将各组分结合在一起成膜的粘结剂。

基料在很大程度上左右着涂膜性能，基料主要由树脂Resins和固化剂构成，（树脂是一类高分子聚合物的统称，又有聚酯、环氧、丙烯酸树脂等等固化剂Crosslinker、Hardener：单纯的树脂是一类脆硬的物质，这类物质是不能作为涂膜的。

固化剂的作用就是跟树脂反应（反应必须在特定的条件下才发生，比如加热），两者结合在一起提高树脂各分子之间的结合程度，从而形成网状的整体。

由原来脆硬遇热变软的树脂变成坚韧不能再熔融的涂膜。

所以这类能跟树脂反应，使之交连固化的物质称为固化剂。

虽然每种树脂与对应固化剂反应各不相同，但都是上图所示，这样一个聚合反应过程。

这个转变过程中温度很重要，如果温度达不到要求，时间不够长（就像炒菜时火候不够），则最终固化剂和树脂结合的程度达不到坚韧的要求，不合格（生的）常用的几种树脂，参见本章后的附录。

二、颜料：分散于涂膜基料中，赋予涂膜色彩和不透明性。

单纯由基料、无颜料的涂料形成的涂膜是透明的，而大多数场合我们希望涂料能提供各种色彩，达到一个装饰的目的。

所以有色涂料里颜色是必不可少的组分。

每种颜料都有特定的视觉特性和物理特性，同样是红色颜料，首先是视觉感觉却不一样。

其次在特定场合，比如高温，有许多颜料就会遇高温分解变色，有些高吸油量的颜料会造成涂膜流平变差，所以颜料也不是简单的添加多少的事情。

后续章节会有介绍。

三、填料：作用涂料的填充料，作用一是降低成本、二是改善涂膜某些性能，常用的BaSO4、CaCO3、高岭土、石英砂等。

热喷涂面层质量控制热喷涂技术是一种常用的表面处理方法，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等工业领域。

热喷涂面层质量的控制对产品的性能、使用寿命和外观质量起着至关重要的作用。

本文将从材料选择、设备调试和工艺控制等方面，详细介绍热喷涂面层质量的控制方法。

一、材料选择1.1 粉末材料在热喷涂过程中，粉末材料的选择直接影响了面层的质量。

一般来说，粉末材料可以分为金属粉末、合金粉末和陶瓷粉末等。

根据不同的需求和工艺要求，选择合适的粉末材料是保证面层质量的关键。

粉末材料的粒度、形状、化学成分等都需要进行严格的控制。

1.2 底材准备除了粉末材料，底材的准备也是热喷涂面层质量控制的重要环节。

底材的表面应进行除油、除锈等处理，以确保面层与底材之间的粘结牢固。

此外，底材的温度、粗糙度等参数也需要进行合理的控制，以提高面层的附着力和耐磨性。

二、设备调试2.1 火焰喷涂设备热喷涂设备的选择和调试是热喷涂质量控制中至关重要的环节。

不同的火焰喷涂设备适用于不同的材料和工艺要求，需要根据实际情况进行选择。

在设备调试过程中，需要注意火焰温度、出粉速度、喷涂距离等参数的调节，以确保喷涂面层的均匀性和致密性。

2.2 等离子喷涂设备除了火焰喷涂设备，等离子喷涂设备也是热喷涂质量控制中常用的设备之一。

等离子喷涂技术可以实现更高的喷涂效率和更均匀的涂层厚度，因此在一些对喷涂质量要求较高的场合得到广泛应用。

在使用等离子喷涂设备时，需要注意等离子气体的选择、电压电流的调节等参数的控制，以保证面层的致密性和硬度。

三、工艺控制3.1 喷涂工艺喷涂工艺是热喷涂面层质量控制中最关键的环节。

工艺参数的选择直接影响了喷涂面层的结构和性能。

例如，喷涂速度、喷涂厚度、喷枪移动轨迹等参数的控制都需要进行精准的调节。

此外，喷涂后的热处理和后续的表面处理也是影响面层质量的重要因素。

3.2 检测技术为了确保热喷涂面层的质量，需要采用合适的检测技术进行质量检测。

常用的检测方法包括金相显微镜、扫描电子显微镜等。

氟聚合物PVDF、ECTFE、PFA与FEP涂层的热喷涂特性44?有机氟工业Organo—FluorineIndustry2005年第3期业业业业掌译文I}带带带带蒂氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP涂层的热喷涂特性摘要:借助于火焰喷涂和等离子体喷涂两种工艺过程,制备了氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP的高品质热喷涂涂层.与传统的静电喷涂工艺相比,这两种喷涂工艺均为不需后热处理的一步喷涂工艺法.涂布前首先表征了聚合物原料的形貌与尺寸分布.利用光学显微镜,盐喷涂实验以及酸碱浸泡实验对两种工艺所制备的热喷涂涂层进行的研究表明:涂层致密,无孔且平滑;盐喷涂实验中无腐蚀现象发生;pH为一0.7与14的酸碱浸泡实验中仅PFA涂层表现良好,其他氟聚合物涂层均有少量被腐蚀现象.1前言众所周知,氟聚合物有突出的耐酸,耐碱,耐溶剂性,优良的热稳定性和不粘性,广泛地应用于航空,汽车,石油,医药与电子工业领域.氟聚合物一般可用两种方法制备涂层.一种方法是氟树脂水相分散液的湿法喷涂,需要260—360℃的热处理,这种方法可制备厚达1mm的平滑涂层;另一种方法是静电沉积法,首先是聚合物粉末通过静电喷枪喷涂到接地的工件上,然后是工件在接近聚合物熔融温度下加热以获得平滑无孔的涂层.本文描述一种制备涂层的热喷涂法,热喷涂法能够直接沉积出具有致密结构的涂层,无需后续的热处理工艺.这种工艺可用于热处理可能引起聚合物涂层损坏的应用领域,例如造纸与化学工业中大尺寸工件或结构中不粘涂层的制备.在本工作中,用传统的热喷涂工艺制备了几种氟聚合物涂层,并对其结构以及它们在几种强腐蚀性电解质中的耐腐蚀性进行了研究.2实验用常压等离子体喷涂与两种不同的火焰喷涂工艺分别制备了氟聚合物涂层.在等离子体喷涂中使用了瑞典的SulzerMemoA3000S系统,氩气和氢气的混合物作为等离子体发生气,载气为氩气.火焰喷涂设备分别为瑞典产附带了Metco6P一Ⅱ氧炔火焰喷枪与TeroDyn3500空气丙烷火焰喷枪的Sulzer MemoA3000S实验系统.粉末进料器分别为Sulzer MetcoPT一10进料器与TecFlo3500流化床粉末进料器.需要提及的是,TeroDyn火焰喷涂系统本身就是专门针对聚合物粉末设计而成,而其他两种热喷涂设备主要用于金属和陶瓷粉末的喷涂.聚合物原料分别为FluoroplastPVDF,HalarECTFE6014,TeflonPFA532—501以及TeflonFEP 532—8000与532—8110.所有这些氟聚合物粉末都是静电沉积中常用粉末,但在本研究中用于热喷涂实验,它们的一些特性见表1.这些聚合物的使用温度范围为一200—260~(2,最高使用温度为PFA的260℃,吸水率均很小.涂层的基材为合金钢Fe37(St37).表1氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP的特性特性PVDFECTFEPFAFEP密度(s/cm)1.781.682.152.15熔点(℃)155—170240300—310250—280最高使用温度(oC)150166260205召氏硬度1370～8013751363～651355～66拉伸强度(MPa)35—5231—4828—3021—28挠曲强度(MPa)59—7548—21吸水率(As,I'M0.04<0.01<0.03<0.01D一579)(%)原料粉末的形貌和粒径分布分别用PhilipsSEM515扫描电镜和SympatecHelosV ectra激光粒径分析仪测试.所得涂层的微结构使用Olympus的MG光学显微镜观察.耐腐蚀性可用盐喷涂实验和两种液体浸泡实验检测.实验前显微镜ZeissmodelStemiSV8与holi—daydetectorElcometer136可以证实聚合物涂层均无孔.中性盐喷涂实验中,使用了浓度为5%的NaC1溶液,实验温度为+36℃,实验时间为17天(约为408小时).液体浸泡实验中,浸泡时间为60天,温度为+50℃,两种液体分别为pH为一0.7的30vo1%H2SO溶液与pH值为14的NaOH溶液.耐2005年第3期闫玉林?氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP涂层的热喷涂特性?45? 腐蚀实验所用涂层及其沉积方法列于表3.3结果与讨论3.1聚合物粉体在热喷涂过程中,原料为火焰及等离子体电弧产生的高温所熔融.对于这些粉体材料有一些具体的要求,如,为使材料能够充分熔融而又不至于产生过度的结构降解,粉末必须有合适的粒子尺寸与分布,比较合适的粒子尺寸大约为5O～2001xm,更小的粉末不可用,因为在高温中会轻易地因过热而燃尽.本工作中使用了商业化的氟聚合物粉末是基于他们的易获得性.表2PVDF,ECTFE,PFA与FEP粉末的粒径分布注:10%,90%代表粒径低于所示尺寸的粒子所占重量百分比表3涂层的耐腐蚀性实验PVDF粉末的粒子形状对于热喷涂而言是最佳的,如表2和图1所示,PVDF粒子是球形的且分布较窄.当颗粒是球形且均一时,颗粒能够同时熔融且热降解最小,因此能够获得高品质的涂层.其他聚合物粉末的形貌是不规则的(如图2～图5),并且因用于静电喷涂的ECTFE,PFA和FEP粉末的离子平均尺寸非常小(如表2).TeflonFEP532—811O粉末的平均尺寸相对较大,但是粒子的尺寸分布比较宽.选用这种大小混杂,分布较宽的FEP粉末意图制备较厚的FEP涂层.尽管ECTFE,PFA和FEP粉末的粒子形貌与尺寸分布对于热喷涂不是最佳,但通过调整合适的喷涂参数仍可获得成功的热喷涂涂层.不过为优化喷涂参数以制备致密涂层并避免喷涂中聚合物的降解需花费较多精力.氟聚合物的等离子体的喷涂参数列于表4.聚合物的火焰喷涂需手工实施,基材的预热温度为180～280~C.表4氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP的等离子体喷涂参数3.2涂层的微结构聚合物喷涂涂层的显微结构列于图6～图9.可以看出,所有的涂层均为致密无孔.聚合物涂层的厚度分别为,PVDF:200pan,ECTFE约3001~m, PFA约80pan,FEP为1001.~m.尽管通过调整喷涂参数如燃烧气体,载气以及预加热温度仍难获得较厚的涂层.对于FEP,尽管采用更粗糙的粉末,涂层的厚度仍只有1001xm.低的熔体粘度与低的降解温度导致FEP难以得到更厚的涂层.在火焰喷涂实验中,氟聚合物涂层厚度的排序类似于等离子体喷涂.3.3涂层的耐腐蚀性PVDF有中等程度的耐化学腐蚀性,并且易于遭受浓碱和热的有机胺的侵蚀.ECTFE的耐化学腐蚀性较好,但易于遭受热的氯化试剂,氧化性酸和胺的侵蚀.在除氟气,碱金属和一些稀有氟化物之外的环境中,PFA与FEP均具有突出的耐化学腐蚀46?有机氟工业Organo—FluorineIndustry2005年第3期性.这些氟树脂耐化学腐蚀性的差异是由于PFA与FEP为全氟化聚合物,而PVDF与ECTFE为部分氟化聚合物.导致聚合物分子结晶的碳,氟原子的图1FluoroplastPVDF粉末的形貌图3TofIon532-50IPFA粉末的形貌图5TofIorl532—8110FEP粉末的形貌盐喷涂实验中,所有涂层耐化学腐蚀性均很好,一方面是由于盐溶液在这些涂层中腐蚀性较小,另一方面涂层的无孑L使涂层很好地保护了基材.在H:SO的强酸性溶液浸泡实验中,火焰喷涂与等离子体喷涂所得PVDF涂层以及等离子体喷涂强键合以及氟原子的较小尺寸是氟聚合物耐化学腐蚀的原因.图2HaIat"6014ECTFE粉末的形貌图4TofIon532-8000FEP粉末的形貌所得PFA涂层均表现出良好的耐腐蚀性.对于ECTFE和FEP涂层,浸泡后涂层的部分区域发生了化学腐蚀.由于立体显微镜均证实这些涂层是完全致密的,因此,这些涂层的耐腐蚀性差异是由于材料性能差异所致.在NaOH的强碱性浸泡实验中,火焰喷涂PVDF涂层被部分腐蚀.PVDF在碱性溶液中中等程度的耐化学腐蚀性在文献[2]中也被提及.等离子体喷涂所得ECTFE涂层在碱液中仅有微量腐蚀,而等离子体喷涂所得PFA与FEP涂层在碱液浸泡中均无腐蚀.PFA与FEP在所有腐蚀性介质中均表现了突出的耐腐蚀性,除了在酸性溶液中,FEP涂层的表面有轻微的腐蚀.PFA与FEP突出的耐化学腐蚀性是由于二者结构的全氟化以及氧原子与碳原子之间强的键合.所有的涂层在腐蚀性实验中都保护了基材.2005年第3期闫玉林?氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP涂层的热喷涂特性.47?图6等离子体喷涂PVDF涂层截面图图8等离子体喷涂PFA涂层截面图4结论借助于火焰喷涂与等离子体喷涂法制备PVDF,ECTFE,PFA与FEP聚合物涂层是可能的.尽管这些粉末更适用于静电沉积喷涂法,但是通过优化喷涂参数,仍可获得无孔且平滑的高品质涂层.氟聚合物涂层在盐喷涂实验中展示了良好的耐腐蚀性.在强碱与强酸性溶液中,某些氟聚合物涂层被轻微腐蚀,但应注意到这些溶液均具极强腐蚀性.另一方面,一些氟聚合物涂层在这些溶液中有中等程度的腐蚀,PFA涂层没有腐蚀现象发生.热喷涂法被证实是制造元器件耐腐蚀氟聚台物涂层的一种合适方法.这种方法具有灵活性,无需静电沉积后的热处理工艺.然而,无孔涂层的制备要求精确的参数优化.如果具备适用于热喷涂的特殊粉体,氟聚合物涂层的制备将更加容易.另外,应当采用更适合于聚合物材料的热喷涂工艺.采用精确的温度控制,以及能够防止聚合物过热分解的低图7等离子体喷涂EGTFE涂层截面图图9等离子体喷涂FEP涂层截面图温火焰或类似的低温热源也是必要的.参考文献1H.I.Rowan,Thermoplasticfluoropolymersofengineering plastics,in:EngineeredMaterialsHandbook,vo1.2,ASM hatemational,MetalsPark,OH,1988,PP.115—119.2E.Norman,Finishing(1995)26—28.3S.Grainger(Ed.),EngineeringCoatings--DesignandAp. plication,AbingtonPubhshing,Abington,1989,PP.139—144.4D.V.Rosato,RosatoPlasticsEncyclopediaandDictiona- ry,HanserPublisher's,Passau,Germany,1993,PP.234—235.5J.Brandrup,E.H.Immergnt,E.A.Gnflke(FAs.),Pol- ymerHandbook,4thed.,Wiley,NewY ork,1999,P.V31.(闫玉林译)。

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。

金属的热喷涂固诚热喷涂热喷涂一、热喷涂介绍1、热喷涂是一种表面强化技术,是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目.它是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。

2、热喷涂原理：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。

涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。

热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。

冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。

该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。

3、定义:热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。

我们把特殊的工作表面叫“涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。

4、用途:这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。

它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件“起死回生”；也可以在新产品制造中进行强化和预保护，使其“益寿延年”。

热喷涂粉末材料检验报告The test report of the thermal spray powder此三种粉末均用于热喷涂操作，其具体物理特性，成分如下：The following three kind of powders are used for thermal spray. This is the list of the physical feathers.1．品名（Name）：NiCrBSi牌号(Type)：Ni60AA规格(Spec)：-140+325mesh净重（weight）：5 lb颜色(color)：灰色气味(scent)：无燃点(fire point)：2500沸点(boiling point)：100002．品名（Name）：NiCrBSi+WC牌号(Type)：Ni60AA+35WC规格(Spec)：-140+320mesh净重（weight）：5 lb颜色(color)：灰色气味(scent)：无燃点(fire point)：2700沸点(boiling point)：110003．品名（Name）：WC-12Co牌号(Type)：KF-60规格(Spec)：-325+1000mesh净重（weight）：5 lb颜色(color)：灰色气味(scent)：无燃点(fire point)：2750沸点(boiling point)11700用途（Applications）:1、该粉末能抵抗研磨粒、硬表面、微粒腐蚀和气穴现象（所有在温度540°C以下的）等的磨损。

Recommended for resistance to wear by abrasive grains, hard surface, particle erosion and cavitation all at temperatures below 540°C.2、涂层对于酸类化学物质、碱金属和酒精等具有不溶性。