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模具熱噴涂技術的原理、特點和工藝流程

模具熱噴涂技術的原理、特點和工藝流程


定義:熱噴涂—是將噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態,用高速氣流將其霧化、加速,使其高速噴射到工件表面形成具有特殊性能的涂層。
熱噴涂的基本原理
⒈基本過程:
⑴、加熱、加速、熔化(顆粒狀)。
⑵、霧化(10~100 μm ),再加速---形成高速粒子流。
⑶、熔融與半熔融的高速粒子流撞擊到基材,變形、凝固,形成涂層。
⒉涂層與基體間的結合強度
⑴、機械結合:高速粒子—撞擊—粒子微變形—咬合可見,表面粗化有利于結合強度提高。
⑵、金屬鍵結合:當顆粒與基體表面達到原子間距時,會產生金屬鍵結合。----理論上的確存在,實際上作用極小
⑶、微擴散結合:高速、高溫、熔融或半熔融的粒子撞擊到基體表面,在界面上會造成微小的擴散,使結合力增加。但,此結合力貢獻不大,因為基體溫度只有200℃左右。機械結合---為主,金屬鍵結合---很小  微擴散結合---很小。www.syfukang.com一般而言,熱噴涂涂層結合強度較低!只相當于其母體材料的5~30%。
⑷、冶金結合:
Ni-Al粉,T=660℃時自反應放熱—基體表面T↑↑—形成冶金結合—結合力最好。特指中間過渡層!總之,熱噴涂涂層結合力↓↓,但工藝簡單。
熱噴涂涂層常見的缺陷及預防措施:
①、涂層剝落:
原因:冷卻時涂層與基體收縮不一致,涂層中產生拉應力。結合強度低于涂層拉應力時,剝落。
措施:工件表面--清潔、粗糙 噴涂顆粒—速度↑、T ↑ 
工件預熱--↓涂層應力,涂層保護點—在工件邊,緣預置小槽,或堆焊一周。
②、裂紋:
原因:同上,涂層中拉應力小于膜基結合強度而又大于涂層的抗  拉強度時,涂層開裂。
措施:每次噴涂,薄而均勻(﹤0.15mm)。太厚,收縮應力↑↑涂層T不要太高,否則收縮應力↑ ↑(矛盾!因T ↓,結合力↓,涂層易剝落。) 工件預熱,緩慢冷卻,收縮應力↓
③、多孔疏松:
原因:孔隙率:2~20%。--是噴涂難題之一 
措施: ↓粉末T,全熔最好—但應力又↑垂直噴射—事實上不可能。
⒊熱噴涂技術的特點:
⑴、可在各種基體上制備各種材質的涂層:金屬、陶瓷、金屬陶瓷以及工程塑料等都可用作熱噴涂的材料;幾乎所有固體材料都可以作為熱噴涂的基材。
⑵、基體溫度低:基材溫度一般在30~200℃之間,因此變形小。
⑶、操作靈活:可噴涂各種規格和形狀的物體,特別適合于大面積涂層,并可在野外作業。
⑷、涂層厚度范圍寬:從幾十微米到幾毫米的涂層都能制備。
⑸、噴涂效率高、成本低:生產效率為每小時數公斤到數十公斤。
⑹、局限性:主要體現在熱效率低,材料利用率低、浪費大和涂層與基材結合強度較低三個方面。盡管如此,熱噴涂技術仍然以其獨特的優點獲得了廣泛的應用。
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