热喷涂简介VOerlikon.PDF

热喷涂简介 第6版－2016年09月 热喷涂简介－第6版－2016年09月 2 Contents 1 引言 4 1.1 表面特性 4 1.2 涂层工艺 5 2 热喷涂涂层 6 2.1 定义 6 2.2 基体材料 6 2.3 喷涂材料 7 2.4 热喷涂工艺 8 2.5 涂层结构 13 2.6 涂层性能 14 2.7 后加工处理 14 2.8 涂层特性 15 3 技术应用 16 3.1 生产型应用 17 3.2 抢修及修复应用20 4 小结 21 5 附录 22 5.1 对照表 22 5.2 参考文献 23 热喷涂简介－第6版－2016年09月 3 1 引言 当今的工业领域，都打着“更好、更快、更便宜”这一既常见 又有效的口号，看起来似乎生产的需求在不断增长。但是苛 刻的要求和恶劣的工矿环境经常导致装备过早失效。 如图1a所示的是一个在约千小时实际运行后，已经完全磨损 的一个水斗式水轮机喷嘴针阀。如果该使用寿命令人无法接 受的话，那么只能是：要么整个元件用一种更抗磨损的材料 制造，要么必须妥善保护接触面而减少磨损。从成本方面考 虑，通常会选择后者。这就产生了表面涂层的应用。至于是 将涂层覆盖整个部件、还是应用于易侵蚀的表面，关键还要 看哪一种涂层更能满足需要。 1.1 表面特性 一个工件必需的表面性能主要由它的运行环境决定，不时变 换。 表面性能的范围包括足够的耐磨损、耐腐蚀、热绝 缘、电绝缘，甚至包括涂层应用后，外观上能够符 合美学标准。 图1a－电镀铬，水斗式水轮机13/4钢喷嘴针阀运行后图片 事实上，很少有元件只承受单一类型的运行条件。通常呈现 的是多种条件的组合：例如，磨损与高热应力相结合。耐磨 损和耐腐蚀是表面涂层必须承受的，也是最常遇到的工作环 境。 图1b－喷嘴针阀喷涂氧化铬涂层，耐磨损 热喷涂简介－第6版－2016年09月 4 1.2 涂层工艺 通常涂层应用有多种工艺，涂层材料也有无数种。为相关的 涂层应用选择正确组合，通常需要专家的专业知识。 表1列出了主要的涂层工艺原理、典型的涂层厚度、常用的 涂层材料及应用实例。有些工艺对某一特定的涂层材料不适 用；同时，不是所有的方法都能达到所需要的涂层厚度。除 此之外，有些工艺必须的设备可能会非常复杂，因而也就非 常昂贵。使用成本分析的方法能够确定哪一种涂层是切实可 行的解决方案。目前的法规规定对各种涂层工艺是否符合生 态标准必须进行分别测定，因为并不是所有的方法对环境的 影响都相同。 涂层工艺 典型涂层厚度 涂层材料 特性 实例 PVD 1 – 5 μm (40 – 200 μin) 钛基硬质合金 耐磨损 机床 CVD 1 – 50 μm (40 – 2000 μin) 碳化硅 耐磨损 纤维涂层 培烧聚合物涂层 1 – 10 μm (40 – 400 μin) 聚合物 耐腐蚀,装饰性 汽车 热喷涂 0.04 – 3 mm (