HB 5486-1991 热喷涂涂层硬度试验方法(受控)

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

I C S25.220.20 A29 中华人民共和国国家标准 G B/T11374 2012 代替G B/T11374 1989 热喷涂涂层厚度的无损测量方法 T h e r m a l s p r a y i n g c o a t i n g N o n d e s t r u c t i v em e t h o d s f o rm e a s u r e m e n t o f t h i c k n e s s 2012-09-03发布2013-03-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本标准代替G B/T11374 1989‘热喷涂涂层厚度的无损测量方法“三与G B/T11374 1989相比主要变化如下: 增加了第二章的引用文件; 修改了第三章部分术语名称和解释; 修改了第五章确定参比面的部分内容; 修改了第六章局部厚度测量的部分内容三 本标准由中国机械工业联合会提出三 本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会(S A C/T C57)归口三 本标准起草单位:武汉材料保护研究所,江苏中矿大正表面工程技术有限公司三 本标准主要起草人:汪洪生二严生贵二张冀蜀二洪伟三 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: G B/T11374 1989三

热喷涂涂层厚度的无损测量方法 1范围 本标准规定了热喷涂涂层厚度测量的术语二测量方法的选择二参比面的确定及局部厚度的测量三本标准适用于所有热喷涂方法,包括火焰喷涂二电弧喷涂二等离子喷涂等所制备的各种磁性金属基体上非磁性涂层和非磁性金属基体上非导电涂层的厚度测量及评定三 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的三凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件三凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件三 G B/T4956磁性基体上非磁性覆盖层覆盖层厚度测量磁性法 G B/T4957非磁性基体金属上非导电覆盖层覆盖层厚度测量涡流法 G B/T6463金属和其他无机覆盖层厚度测量方法评述 G B/T12334金属和其他非有机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则 G B/T18719热喷涂术语二分类 3术语和定义 G B/T12334和G B/T18719界定的以及下列术语和定义适用于本文件三 3.1 主要表面s i g n i f i c a n t s u r f a c e 工件上某些已涂覆或待涂覆覆盖层的表面,在该表面上覆盖层对其使用性能或外观是至关重要的三3.2 测量面m e a s u r i n g a r e a 作单次测量的主要表面区域三 无损法的测量面为与探头接触的区域或影响读数的区域三 3.3 参比面r e f e r e n c e a r e a 要求作规定次数单次测量的区域三 3.4 局部厚度l o c a l t h i c k n e s s 在参比面内进行的规定次数厚度测量的平均值三 3.5 最小局部厚度m i n i m u ml o c a l t h i c k n e s s 在单个工件的主要表面所测得的局部厚度中的最小值三 3.6 最大局部厚度m a x i m u ml o c a l t h i c k n e s s 在单个工件的主要表面所测得的局部厚度中的最大值三

齐鲁工业大学|机械与汽车工程学院 热喷涂技术的研究综述 孙* （齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 20130102****） 摘要： 本文介绍了热喷涂技术的由来，发展历程，工艺特点（热喷涂工艺的优缺点），基本概念，总结了热喷涂技术的应用状况，探讨了新工艺、新材料在热喷涂技术中的应用前景。 关键词：表面处理；热喷涂；热喷涂的优缺点；热喷涂的应用进展 前言： 高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。近年来，表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展，为解决上述问题提供了一种新的方法。热喷涂技术是一种将涂层材料 (粉末或丝材 )送入某种热源 (电弧、燃烧火焰、等离子体等 )中熔化，并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料，所以能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强，应用面广，经济效益突出，尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能，并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复，在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用【1-3】。 热喷涂发展现状： 1、热喷涂技术的由来 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。 热喷涂技术最早出现在 20世纪早期的瑞士，随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展，各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用，使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域【4】。热喷涂技术在我国始于20世纪50年代，至70年代末形成气候。目前，无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高，成为表面技术重要组成部分。 2、热喷涂技术的发展历程 在 1993年以前【5-6】介绍较多的是单一热喷涂的技术与方法，其中以火焰喷涂法最为常见。虽然该法(火焰温度可达 3000℃)，可熔化大多数金属，但由于陶瓷材料熔点太高而使该法受到限制。与现有的火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等技术相比，气体爆炸喷涂具有致密性好，孔隙率低，结合强度高等优点。但因爆炸法之粉料以直线束方式射向基体表面，对形状复杂和细小件内壁难以处理，并需专门隔音装置以对付约140分贝的爆炸声，且涂层与基体之结合强度也有待于提高。新近研制的超音速喷涂法利用喷枪(具有混合气体室，燃烧室及扩张嘴)在压力下点燃混合气体，通过扩张使燃烧继续，由此可产生超音速(1370m/s)和高温(2760℃)的气流，从而能喷涂金属陶瓷，例如WC-Co和WC-Cr-Ni等粉末材料，并无脱碳现象。与爆炸喷涂相比，由于火焰的超音速提高了粒子的速度，其所制得的涂层致密且高耐水性。加上热源温度低，限制了粉末粒子加热，从而有效地抑制了粉末中 WC的分解。实验得出，超音速法所形成的涂层较等离子及氧—乙炔火焰法形成的涂层性能优越，其耐蚀性能与硬质合金YT相当。并且涂层材料已从金属、合金、陶瓷进而扩大到塑料等非导电性材料【7】。 我国热喷涂技术是从五十年代开始的,当时由吴剑春和张关宝在上海组建了国内第一个专业化喷涂厂,研制氧乙炔焰丝喷及电喷装置，并对外开展金属喷涂业务。我国热喷涂技术起步较早，50年代就发展了丝材电弧喷涂；60年代某些军工部分开始研究等离子喷涂，等离子弧焰温度高、等离于喷涂颗粒飞行速度快，

技 术 评 论 —— 运 用 显 微 组 织 分 析 解 决 实 际 问 题 热喷涂涂层的制备 作者：George Vander Voort 热喷涂涂层金相 热喷涂涂层的应用是为了改善基体材料的抗氧化、抗腐蚀、抗表面磨损和抗烧蚀能力。有涂层金属部件的准确表征要求对其显微组织进行金相检验。涂层的厚度范围从 0.002 至 0.060英寸 (0.005 至 1.5mm) 并用不同的喷涂技术和参数沉积到基底上。必须用金相制备技术准确地确定显微组织特性。由于一些涂层的脆性本质和孔隙的存在并在涂层构成了很不相同的硬度，在金相制备中总是有可能无法显示出真实的显微组织或引入假象，从而对涂层特性作出错误的诠释。光学显微技术为一块经过正确制备的涂层试样提供了一种评估手段，以确定或测定 涂层/基底界面的质量、孔 隙度、未熔化颗粒及氧化物的分布、涂层厚度、以及其它涂层特性，如图 1 所示。 各个实验室为了对热喷涂试样进行显微组织评估而使用的金相制备技术不尽相同，这一差异往往会造成勉强合格的结果。这些技术包括在粗磨和细磨阶段，碳化硅砂纸、固定或半固定金刚石的使用。粗抛光阶段是在无绒毛织物上使用分级系列的金刚石膏或悬浮液。对于最终抛光阶段，则在有绒毛或无绒毛的织物上使用细金刚石膏或悬浮液，或使用小于 1 微米的氧化铝粉。如果在使用以上任何消耗品或制备表面时采用不恰当的技术都 会产生不够精确的结果。 图 1。典型的涂层截面组织，图中示出氧化物和夹杂物 的层状组织本期标乐公司的《技术评论》是为了给读者提供能够始终如一地准确对涂层进行表征的热喷涂涂层金相制备步骤的信息。 金相试样制备 取样/切割 对于不同类型的热喷涂试样，应当使用带有金属粘接的金刚石薄片或超薄氧化铝砂轮片的精密切割机沿着垂直于试样轴的方向进行切割。试样应当用台钳夹紧，其位置应使切割片从涂层一侧进入而从基底一侧出去，这样就显著减小了涂层的损伤。图 2 示出在切割热喷涂涂层时所建议的切割片转动方向、试样位置、及试样类型。通过真空浸渗可以使多孔性涂层或易碎涂层上有一薄层的环氧树脂可以避免在切割时造成损伤。表 1 给出切割参数。每一块切下的试样都应当放在丙酮中彻底 清洗并在镶嵌前在 70°C 的烘箱中干燥 5 分钟。

各类涂层的检测技术介绍及对比分析目前，欧美发达国家在无损检测领域开展了大量的研究和一定的应用，美国能源部为了满足燃气轮机和航空发动机涡轮热端部件材料的研制发展需求，设置了DOENTEL计划，其中重点针对复合涂层监测、测试及性能表征的无损检测技术开展了研究，发展了声发射技术、红外热成像技术、光激发荧光压电光谱等无损检测技术，并系统的开展了无损检测信号和涂层性能、特征变化的规律性研究。目前，红外热成像技术针对陶瓷涂层分层剥离，声发射技术针对模拟服役环境中涂层裂纹监测等研究取得了一定进展错误!未找到引用源。。涡流检测技术可用于涂层内部大面积气孔、TGO层中β-Al2O3层的厚度以及陶瓷层的剩余厚度检测，进而定性分析涂层的状态和剩余寿命。国内外目前均已研制出涂层厚度涡流检测仪，并且国外已经成功将其应用于燃气轮机叶片涂层质量检测，但该方法大多数研究应用还集中在单层涂层的厚度测量，很少考虑多层涂层的导电性对厚度测量的影响，测量精度低，尚无法应用于多层导电涂层检测。 2.1 超声检测技术(UT) 超声波在介质中传播时会产生传播速度的变化和能量损失，超声检测技术(UT) 通过被检材料中超声波的声速、声衰减、超声波信号的频散等参量对材料的成分及特性进行表征。超声检测技术具有检测灵敏度高、应用范围广、使用方便及成本低等优点。目前，关于涂层超声检测研究方法主要集中在超声脉冲回波技术、超声显微镜技术和超声表面波技术错误!未找到引用源。。 超声检测技术可用于涂层厚度、密度、弹性模量以及结合质量等检测。了解涂层声学特性是涂层超声检测与表征的前提，在此方面，Lescribaa错误!未找到引用源。等分析了等离子喷涂MCrAlY/YSZ 涂层声速和衰减系数，证明该技术具有检测等离子喷涂材料弹性和微观结构演变的潜力；Sugasawa等通过引入群延迟谱法分析材料声学特性并将其用于等离子喷涂氧化铝涂层检测，成功评估了声速和涂层密度；针对喷涂涂层声学特性，Rogé和Fahr等利用超声脉冲回波技术探索了其对陶瓷层和粘结层界面氧化物、陶瓷层孔隙率评估的能力(检测原理如图2-1所示)。Chen等通过开发的脉冲回波技术对热循环后等离子喷涂MCrAlY/YSZ 涂层进行超声波检测，证明了该技术可以检测陶瓷层/TGO界面早期分层缺陷。

喷涂工艺过程 1、表面预处理 为了使涂层与基体材料很好地结合，基材表面必须清洁及粗糙，净化和粗化表面的方法很多，方法的选择要根据涂层的设计要求及基材的材质、形状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定、净化处理的目的是除去工件表面的所有污垢，如氧化皮、油渍、油漆及其他污物，关键是除去工件表面和渗入其中的油脂、净化处理的方法有，溶剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等、粗化处理的目的是增加涂层与基材间的接触面，增大涂层与基材的机械咬合力，使净化处理过的表面更加活化，以提高涂层与基材的结合强度、同时基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布，对提高涂层的结合强度也是有利的、粗化处理的方法有喷砂、机械加工法(如车螺纹、滚花)、电拉毛等。其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法，常用的喷砂介质有氧化铝、碳化硅和冷硬铸铁等。喷砂时，喷砂介质的种类和粒度、喷砂时风压的大小等条件必须根据工件材质的硬度、工件的形状和尺寸等进行合理的选择。对于各种金属基体，推荐采用的砂粒粒度约为16－60号砂，粗砂用于坚固件和重型件的喷砂，喷砂压力为0、5－0、7Mpa，薄工件易于变形，喷砂压力为0、3－0、4Mpa。 特别值得注意的一点是，用于喷砂的压缩空气一定要是无水无油的，否则会严重影响涂层的质量。喷涂前工件表面的粗化程度对大多数金属材料来说2、5－13mmRa就够了。随着表面粗糙度的增加涂层与基体材料的结合增强，但是当表面粗糙度超过10mmRa后，涂层结合强度的提高程度便会减低。对于一些与基材粘结不好的涂层材料，还应选择一种与基体材料粘结好的材料喷涂一层过渡层，称为粘结底层，常用作粘结底层的材料有Mo、NiAl、NiCr及铝青铜等、粘结底层的厚度一般为0、08－0、18mm。 2、预热 预热的目的是为了消除工件表面的水分和湿气，提高喷涂粒子与工件接触时的界面温度，以提高涂层与基体的结合强度；减少因基材与涂层材料的热膨胀差异造成的应力而导致的涂层开裂、预热温度取决于工件的大小、形状和材质，以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素，一般情况下预热温度控制在60-120℃之间、 3、喷涂 采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况及对涂层质量的要求。例如，如果是陶瓷涂层，则最好选用等离子喷涂；如果是碳化物金属陶瓷涂层则最好采用高速火焰喷涂；若是喷涂塑料则只能采用火焰喷涂；而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话，那就非灵活高效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂莫属了。总 之，喷涂方法的选择一般来说是多样的，但对某种应用来说总有一种方

电弧喷涂涂层性能检测方法 胡为峰 葛 爽（北京赛亿表面工程技术有限公司100083）① 摘要：锅炉喷涂涂层在锅炉运营中对管壁的性能起到重要的作用，为确定涂层所得喷涂性能和喷涂效果，本文主要介绍了几种在测试涂层性能过程中比较常见的几种测试方法和测试步骤。 关键词：电弧喷涂 涂层性能 测试 1、引言 作为电厂锅炉防护热喷涂材料中的重要体系，热喷涂涂层的性能由于影响着所防护材料的使用性能而倍受关注。电弧喷涂层的质量是通过涂层得性能来反映的，而涂层得性能又取决于喷涂设备、材料、工艺等多种因素。涂层性能的检测时评估涉及很多检测方法，就一般的电弧喷涂层而言，涂层性能主要包括了涂层得物理性能（如外观、密度、厚度、金相等）、力学性能（如结合强度、耐磨性、残余应力等）和化学性能（如化学成分、耐蚀性、耐热性、电化学性等）。当然，在实际工作中并不要求电弧喷涂层一定要测试上述所有性能，而是要根据不同的目的来选择不同的测试项目。 一般来说，电弧喷涂层性能试验与测试的目的主要有三个方面： z满足工艺上的要求； z满足技术的要求； z满足使用上的要求。 2、涂层性能测试标准和测试方法 2.1 涂层性能测试所涉及的国家标准 为了可靠地评价电弧喷涂涂层质量的优劣，准确测定涂层性能是否达到工艺、设计或者使用上的预期要求，就需要一套比较准确的涂层质量和性能检测的方法。当然，最有效的地方就是采用现有的国家标准。表2-1列出了现有的一些国家标准。 表2-1 热喷涂涂层性能试验方法与标准 标准号标准名称备注 GB/T 11374-1989 热喷涂涂层厚度的无损检测方法idt ISO 2064 GB/T 4956-2003 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性方法idt ISO 2178 GB/T 6462-1986 金属和氧化物覆盖层横断面厚显微镜测量方法idt ISO 1463 GB/T 11378-1989 金属覆盖层厚度轮廓尺寸测量方法idt ISO 4518 GB/T 4955-1997 金属覆盖层覆盖层厚度测量阳极溶解库仑法idt ISO 2177 ① 本文通讯联系人：胡为峰（北京赛亿表面工程技术有限公司 100083）

热喷涂涂层性能检测方法 热喷涂涂层在实际应用中对基体起到重要的保护作用，为确定涂层的性能和效果，检测显得尤为重要。 热喷涂涂层的性能由于影响着所防护材料的使用性能而备受关注。涂层的性能取决于喷涂设备、材料、工艺等多种因素。涂层性能的检测评估涉及很多检测方法，就一般的电弧喷涂层而言，涂层性能主要包括了涂层物理性能（如外观、密度、厚度、金相等）、力学性能（如结合强度、耐磨性、残余应力等）和化学性能（如化学成分、耐蚀性、耐热性、电化学性等）。在实际工作中并不要求电弧喷涂涂层一定要测试上述所有性能，而是要根据不同的目的来选择不同的测试项目。 涂层性能测试所涉及的国家标准 为了可靠地评价电弧喷涂涂层质量的优劣，准确测定涂层性能是否达到工艺、设计或者使用上的预期要求，需要一套比较准确的涂层质量和性能检测的方法。当然，最有效的方式就是采用现有的国家标准。表列出了现有的一些国家标准。 热喷涂涂层的测试方法 1.涂层显微金相组织 由于涂层与基体是两种截然不同的材料，硬度可能相差很大，磨制试样时需要特别谨慎。涂层试样的要求与一般金相试样有所不同，制备过程中要特别注意不能破坏涂层中微粒的组织结构，尽量避免涂层粒子在磨制试样时脱落下来。显微金相结构的分析主要包括两个步骤：样品制备和观察分析。具体步骤如下： （1）取样：样品的选择应符合国家标准GB/T13289金属显微组织检测方法规定进行，用细砂轮、线切割机或者火焰切割等方法截取一定尺寸具有研究价值的部位，且应保持所观察部位的组织不改变。

（2）样品制备：样品镶嵌，磨、抛以及腐蚀，均应按照GB/GT3298规定进行。 （3）组织结构分析步骤：将准备好的组织结构试样置于载物台上；将显微镜开关开启，打开光源，调整好照明电源使之对中；装上选好的物镜、目镜以及相应的观察方法。显微镜功能一般有6种，如明视场、暗视场、偏振光、干涉、微分干涉衬度、显微硬度；用粗细调焦钮对样品进行聚焦，同时调整好孔径和视场光栏大小，至目镜筒内观察到清晰的组织图像为止；选择好物象视场，用转换钮转向摄影系统，装上底片即可曝光拍照。 （4）样品的保存：对于涂层样品应放置在干燥器内（内有硅胶）。 2.涂层结合强度测试方法 该性能测试根据国标G9 8642-88 （热喷涂层结合强度的测定）进行。拉伸试样的材质是普通的Q235钢，经车削加工而成。具体试验步骤如下：将试样对偶件A、B喷砂处理，将试件端面A均匀地喷上待测结合强度的涂层，厚度约为0.8mm，然后用E-7胶将试件A、B件粘合，并将A试件置于B试件之上，使其同轴，经过100℃、1h加热固化以后，将试件夹在试验机夹具上，以1m/min的速度进行拉伸，记下拉断时所施加的载荷大小，同时观察拉断时，试件端面涂层的剥落情况。 用下式计算结合强度： 式中，σb—涂层得结合强度，N/mm2； F—试样破裂的最大载荷，N； A0—试验的涂层面积，mm2。 3.涂层硬度测试方法

热喷涂概念及工艺流程 热喷涂原理： 法国木松桥公司从1949年开始进行管子仿真对比实验，结果表明：管子喷锌再涂沥青的复合涂层防腐效果最佳。锌涂层有两方面作用：1、由于锌的电化学点位比铁低，通过锌的反应，保护铁管不发生腐蚀；2、当锌层受到盐溶液腐蚀时会产生难溶的化合物（磷酸锌、氯化锌、硫酸锌）覆盖管子表面，形成保护膜，从而减缓腐蚀介质的侵入。起到保护铁管的作用 热喷涂技术是根据以上实验利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，利用压缩空气的气流将喷涂材料溶滴雾化成细小微粒并一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂技术在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、工艺等一系多种功能，使其达到节约材料节约能源的目的，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。热喷涂层是由细小颗粒形成的涂层，热喷涂技术是表面工程技术的重要组成部分之一，约占表面工程技术的三分之一。 国家标准： 施工质量要求需要符合国标：GB11373-1989《热喷涂金属件表面预处理通则》GB/T9793-1997《金属和其他无机覆盖层热喷涂锌铝及其合金》GB/T19352.1-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第1部分:选择和使用指》GB/T19352.2-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第

2部分:全面的质量要求》GB/T19352.3-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第3部分:标准的质量要求》GB/T19352.4-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第4部分:基本的质量要求》 二工艺流程 工件表面预处理制造涂层（喷涂）涂料封孔处理 工件表面预处理：利用压缩空气的压力和砂粒自重，将压力罐中砂粒压入喷砂管，由压缩空气推动，从喷嘴高速喷出对钢框表面进行粗化处理。 通过喷砂处理使工件表面非常彻底的除去氧化皮、油脂、锈蚀及油污等附着物，呈现洁净的基体表面。其次，是将工件表面处理成较高的粗糙度，以增大基体与涂层的结合强度，增强附着力。质量要求：喷砂除锈需达到GB8923-88中的Sa3级标准，粗糙度达到Ry=60-100微米 砂料选用高硬度，有棱角的石英砂。颗粒直径在0.5-1mm范围。喷砂嘴使用=6-8mm紫陶喷嘴。 作业流程：将喷砂设备9m3/8kg空气压缩机、储气罐、油水分离器、喷砂罐、耐磨胶管、喷砂枪、耐磨瓷嘴、防护设施要求后，开始作业。控制好空气压力（0.6-0.7Mpa），喷射角度（a=50-75°），覆盖时间（≤4h），喷射距离（150-200mm），是保证表面处理质量的关键因素。 制造涂层（喷锌或喷铝）采用目前较为先进的喷涂设备。喷涂设备为SX-D2型高速电弧喷涂机。材料为99.99%的纯锌丝，以电弧为热源把

封严涂层及其制备技术 1、定义 封严涂层是涂覆在飞机（航空）发动机气流通道的间隙部分的涂层。航空发动机在工作过程中，在离心力，气动力及热膨胀的共同作用下，转子与静子都会发生变形，导致转子与静子之间相互摩擦造成机械损伤，在设计、制造和修理过程中，转子与静子之间在构造上必须保留适当的间隙；但是发动机工作状态下转子与静子的间隙却会导致发动机效率的降低，如果采取适当的措施有效的减小发动机转子和静子之间的径向间隙则可大大提高发动机的可靠性和效率。 资料表明典型的发动机高压涡轮叶片间隙若平均减少0.245mm，涡轮效率可提高约1%；如果压气机间隙增加0.076mm，单位油耗率增加约1%。图3-1展示了径向间隙对部件效率及其耗油率的影响，随着叶片和机匣之间间隙的增加，耗油率大幅增加。此外压气机的运转间隙过大，会严重影响发动机工作时的气动性，并可能引起喘振，导致发动机稳定性下降。因此，为提高发动机的效率，降低油耗，改善发动机气动性能，应尽量减小压气机叶尖与机匣之间的径向间隙。 图3-1 径向间隙对部件效率及耗油率的影响封严涂层是一种功能涂层，被广泛的运用于不同零部件之间，例如转子轴，鼓筒、轴承、转动叶片叶尖，压气机和涡轮等封严装置表面，以控制间隙和减少泄漏，成为有效的封严技术之一。封严涂层使用位置示意图如图3-2所示。

封严涂层应具有较好的表面质量、优良的热稳定性和较小的摩擦系数，并且与基体材料之间的界面结合性能要比较好。研制封严涂层需要综合考虑涂层的各种性能，特别是涂层的磨损特性和耐冲击性能。目前采用的封严涂层主要有以下几类: 有机涂层、热喷涂涂层，烧结金属粉末；耐温可1000℃的填充或不填充的薄壁蜂窝结构涂层；耐温可达1200℃的可控孔隙率陶瓷涂层。 封严涂层通常是成对出现的，即在压气机的静子部件的表面喷涂可磨耗的密封涂层，与叶片等动子尖端的硬质涂层形成一对可磨耗密封摩擦副。根据用途，可将封严涂层分为两大类，即可磨耗封严涂层和耐磨封严涂层。 可磨耗封严涂层是喷涂在与转动组件相配合的静子环带上的允许磨耗的软涂层。高速高温条件下，配副发生刮擦时封严材料必须先被刮削，封严涂层对转动部件没有损伤或只产生可容忍的损伤；封严涂层材料能准确配合或适应对摩副的形状，形成最小的工作间隙。此外，可磨耗封严涂层还必须满足以下条件：具有良好的减摩性能以降低能耗；磨痕表面光滑平整以减小空气动力损失；因此，可磨耗封严涂层材料表层必须兼顾一定性能要求并取得一定平衡，目前采用复合涂层的设计和工艺来实现。 可磨耗封严涂层的种类随着发动机工作温度的升高而不断发展，在中低温阶段，涂层基体通常为金属材料，如镍、铜、铬、铝等及其合金；目前，运用较为成熟的可磨耗封严涂层为铝基合金和镍基合金涂层体系，使用温度在1000℃以下，表3-1为常用的可磨耗封严涂

热喷涂的一般工艺流程 热喷涂生产一般包括3个基本工序-----工件表面预处理、喷涂和涂层后处理，其基本工艺流程如图所示。 现将各工序的主要内容简述如下 1.工件表面预处理 为了使涂层和基体材料很好地结合以及满足喷涂工艺的需求，基材表面必须进行预处理，包括表面预加工、净化、粗糙化和黏结底层等几个步骤。 （1）表面预加工是在喷涂之前对工件进行车削和磨削等表面加工，以清除工件上的原喷涂层、其他表面处理层（淬火层、渗碳层等）各种损伤和毛刺，修真表面的不均匀磨损，预留喷涂层厚度等，以保证合适的基体表面和共建喷涂后的尺寸精度。（2）净化处理目的是除去工件表面的所有污物，如油脂、油漆、锈迹和氧化皮及其他污垢等。其中，有代表性的是油脂和锈迹，故简单地说，净化处理的关键是除油和除锈。除油的方法很多，主要的是溶剂清洗、水基清洗剂清洗，碱液（和酸液）清洗、电解清洗、乳化液清洗、超声波清洗、超临界二氧化碳清洗及加热脱脂等；除锈的主要方法则有化学除锈、点化学除锈、火焰除锈、机械除锈（喷砂、滚光、手工及及机动工具除锈）等。 （3）粗化处理目的是增加涂层与基材间的接触面，增大涂层与集采的机械咬合力，使净化处理过的表面更加活化，以提高涂层与基材的结合强度，同时基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布，对提高涂层的结合强度也是有利的。粗化处理的方法有喷砂、机械加工（如车螺纹、滚花）、电拉毛和宏观粗化等，其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法。 （4）黏结底层是在喷涂一些与基材粘结不好的涂层材料时，先选择一种与集体材料粘结好的材料喷涂一层过渡层，以加强涂层与基体的结合。常用作黏结底层的材料有Mo、NiAl 、NiCr及铝青铜等，底层的厚度一般是0.08~0.18 μm。 净化和粗化表面的方法很多，选择应根据基材的材质、形状。厚度、表面原始状况和涂层的设计要求以及施工条件等因素而选择。 2.预热 预热的目的是为了消除工件表面的水分，提高喷涂时涂层/基体界面的温度，减少基材与涂层材料的膨胀差异造成的残余应力，以避免由此导致的涂层开裂和改善涂层与基体结合强度。预热温度取决于工件的大小，形状和材质以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素，一般控制在60~120℃范围。其实预热还不能算作一个独立的工序，实际上它是喷涂的预备操作，有时也把它算入预处理之内。 3.喷涂 这是整个热喷涂工艺的主体和关键工序，其他的工序都是为保证此而进行的。喷涂的操作主要是选择喷涂方法和喷涂参数。喷涂的方法有多种，而且目前还在发展，采用何种喷涂方法

热喷涂综述 一、热喷涂的定义 热喷涂技术，是采用某种高温热源，将欲涂覆的涂层材料熔化或至少软化，并用气体使之雾化成微细液滴或高温颗粒，高速喷射到经过预处理的基体表面形成涂层的技术。 当热源的比能量足以使基体表面发生薄层熔化，与喷射的熔融颗粒形成完全致密的冶金结合涂层时，称为热喷焊，简称喷焊。 使用高温热源，如氧——可燃气体燃烧火焰、电弧、等离子电弧、激光束、爆炸能等，是热喷涂技术区别于其他喷涂方法和表面涂覆方法的主要特征。不同热源的最高温度列于附表。 附表：不同热源的最高温度 二、热喷涂技术的特点 采用热喷涂技术，制备各种表面强化和表面防护涂层，具有许多独特的优点。 (1)能够喷涂的材料范围特别广，包括各种金属及合金、陶瓷及金属陶瓷、塑料、非金属矿物等几乎所有固态工程材料。因而能够制备耐磨、减摩、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、导电、催化、辐射、防辐射、抗干扰、超导、非晶态及生物功能等各种功能涂层； (2)能够在多种基体材料上形成涂层，包括金属基体、陶瓷基体、塑料基体、石膏、木材甚至纸板上都能喷涂，被喷涂的材料范围也十分广泛； (3)一般不受被喷涂工件尺寸和施工场所的限制，既可厂内施工，也可现场施工； (4)涂层沉积效率较高，特别适合沉积薄膜涂层。涂层厚度可以控制，从几十微米到几毫米甚至可厚达20mm； (5)除喷焊外，热喷涂施工对基体的热影响很小，基体受热温度不超过200℃，基体不会发生变形和性能变化； (6)在满足强度要求的前提下，制件基体可以采用普通材料代替贵重材料，仅涂层使用优质材料，使“好钢用在刀刃上”； (7)热喷涂施工艺灵活，方便，迅速，适应性强。 当然，热喷涂技术也有如下一些缺点。 (1)除喷焊外，热喷涂涂层与基体的结合主要是物理机械结合，结合强度不大高，涂层耐冲击和重载性能较差； (2)喷涂涂层含有不同程度的孔隙，对于耐腐蚀、抗氧化、绝缘等应用，一般不如整体材料。但可通过复合涂层系统设计等方法予以改进提高； (3)喷涂小件时，涂层材料的收得率低；

Plasma Chem Plasma Process(2007)27:647–657 DOI10.1007/s11090-007-9097-8 O R I G I N A L P A P E R Formation of Pores in Thermal Spray Coatings due to Incomplete Filling of Crevices in Patterned Surfaces M.Xue?S.Chandra?J.Mostaghimi?H.R.Salimijazi Received:6May2007/Accepted:5July2007/Published online:25July2007 óSpringer Science+Business Media,LLC2007 Abstract Molten particles in a thermal spray land on a rough surface,coalesce with each other and freeze to form a coating.Surface tension prevents liquid splats from completely ?lling crevices in the substrate,forming pores.An analytical model is developed to esti-mate the volume of such pores by calculating the equilibrium shape of a liquid meniscus pressing down on a surface asperity.Predictions from the model are compared with experimental results for the volume of voids formed under plasma sprayed yttria stabilised zirconia(YSZ)particles(average diameter18l m)landing with an average velocity of 250m/s on patterned silicon surfaces that had vertical posts on them.The model predicted, to within an order-of-magnitude,the volume of voids on a surface in which the posts were tall(3l m high)and closely spaced(1l m apart),where pores were principally formed by incomplete?lling of gaps. Keywords Thermal spray coatingáFormation of poresáIncomplete?llingáPatterned surfaceáSurface tension Nomenclature e length o f meniscus g gravity acceleration h liquid height h s height of deformed liquid bottom i number of post,counting from point of droplet impact p pressure r radial direction R splat radius R a average surface roughness s theoretical height of deformed liquid surface of the underside of a splat V impact velocity M.Xue(&)áS.ChandraáJ.MostaghimiáH.R.Salimijazi Centre for Advanced Coating Technologies,University of Toronto,Toronto,Canada e-mail:michelle.xue@utoronto.ca

金属表面热喷涂技术 第一章绪论 第一节热喷涂的基本概念和发展过程 第二节热喷涂技术的特点 第三节热喷涂技术在国内外的应用 一、热喷涂技术在制备各种功能涂层方面的应用 二、热喷涂技术在再制造工程方面的应用 三、热喷涂技术在机械零件和模具喷涂成型方面的应用第四节热喷涂技术的发展趋势 第二章金属表面热喷涂的基本原理和工艺流程 第一节热喷涂涂层的形成和涂层微观结构 一、热喷涂涂层形成原理 二、热喷涂涂层的微观结构 第二节热喷涂涂层的结合机理 第三节热喷涂涂层的孔隙和残余应力 一、涂层中的气孔和孔隙 二、涂层中的残余应力 第四节热喷涂的一般工艺流程 第三章各种热喷涂涂层的功能特性和涂层设计 第一节各类热喷涂层的功能特性和材料选择 一、耐磨涂层 二、耐腐蚀涂层

三、耐热与抗高温氧化涂层 四、热障涂层 五、导电和电绝缘涂层 六、间隙控制涂层 七、尺寸恢复涂层 八、其他特殊功能涂层 第二节热喷涂涂层的设计和工艺选择 一、热喷涂涂层设计的主要内容和基本步骤 二、热喷涂涂层设计的命名和表示方法 三、有关涂层设计方法的几个具体问题 第四章热喷涂材料 第一节热喷涂工艺对喷涂材料的要求 第二节热喷涂材料的分类和制备方法 一、热喷涂材料的分类 二、热喷涂材料的制备方法 第三节热喷涂丝材和棒材 一、铁基合金丝 二、非铁金属和合金丝 三、复合丝 四、陶瓷棒 第四节热喷涂粉末 一、纯金属、合金和复合材料粉末

二、自熔性合金粉末 三、陶瓷和金属陶瓷粉末 四、有机材料粉末 五、复合粉末 六、纳米粉末 第五章热喷涂基体的表面预处理 第一节表面预加工 第二节表面净化处理 一、除油处理 二、除锈处理 第三节表面粗化处理 一、喷砂 二、机加工粗化 三、电火花拉毛粗化 第四节黏结底层的制备 第五节特殊材质工件的表面预处理第六节非喷涂表面的遮蔽保护 一、胶带保护 二、涂料保护 三、机械保护 四、其他保护方法 第六章火焰喷涂

热喷涂 热喷涂技术是通过喷涂及表面强化或予保护或者修旧利废，其寿命可以成倍甚至几十倍增长。随着现代科技的发展与提高，对材料和设备以及机械零部件的使用性能要求也愈来愈高。整体铸造或锻造比较昂贵的金属，如钛、镍、钴、钨、锆等造价很高而且铸、锻造以及焊接方法都有一定困难，于是人们在生产实践中，在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减磨、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系列多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的。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。 热喷涂技术是表面过程技术的重要组成部分之一，约占表面工程技术的1/3，一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，然后借助焰流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特殊功能的表面涂层的一种技术。 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。 热喷涂方法：根据热源的不同，一般将热喷涂分为燃烧法和电加热法两大类。目前常用的热喷涂技术是线材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、电弧喷涂、大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂技术。

热喷涂知识 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”。 5、热喷涂材料:喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉，按不同的涂层硬度，分别应用于机械零部件的修理和防护。 二、热喷涂技术特点： 1、基体材料不受限制，可以是金属和非金属，可以在各种基体材料上喷涂； 2、可喷涂的涂层材料极为广泛，热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料, 如硬质合金、陶瓷、金属、石墨等； 3、喷涂过程中基体材料温升小，不产生应力和变形； 4、操作工艺灵活方便，不受工件形状限制，施工方便； 5、涂层厚度可以从0.01至几毫米； 6、涂层性能多种种多样，可以形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层； 7、适应性强及经济效益好等优点。 三、常用的热喷涂方法： 火焰喷涂、氧乙火焰粉末喷涂、氧乙火焰线材喷涂、氧乙火焰喷焊、高速火焰喷涂（H OVF）、电弧喷涂、等离子喷涂、大气等离子喷涂、低压等离子喷涂 1、各类水泥机械轴类、孔类、平面类、异形类表面的磨损，配合位失效，轴承位，密封位，轴瓦位的磨损等可进行机械修复，或现场修复！ 例如：各类破碎机主轴轴承位；动鄂承孔；各类输送风机主轴（如罗茨风机）；各类电机转子轴承位；磨机、减速机齿轮轴轴承位；罗旋绞刀的罗旋面，塔基、隔仓板、衬板冲刷面的强化加强寿命等等的表面处理和修复，很多磨损可现场修复！各类水泥机械轴类、孔类、平面类、异形类表面的磨损，配合位失效，轴承位，密封位，轴瓦位的磨损等可进行机械修复，或现场修复！

热喷涂法 简介 热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂技术在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的，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。热喷涂技术是表面过程技术的重要组成部分之一，约占表面工程技术的三分之一。 技术优点 1、设备轻便，可现场施工。 2、工艺灵活、操作程序少。可快捷修复，减少加工时间。 3、适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限。 4、涂层厚度可以控制。 5、除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小。 6、适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和功能性涂层。 技术特点 从热喷涂技术的原理及工艺过程分析，热喷涂技术具有以下一些特点. ⒈由于热源的温度范围很宽，因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态工程材料，如金属，合金，陶瓷，金属陶瓷，塑料以及由它们组成的复合物等.因而能赋予基体以各种功能（如耐磨，耐蚀，耐高温，抗氧化，绝缘，隔热，生物相容，红外吸收等）的表面. ⒉喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制，因此可以在各种材料上进行喷涂（如金属，陶瓷，玻璃，布疋，纸张，塑料等），并且对基材的组织和性能几乎没有影响，工件变形也小. ⒊设备简单，操作灵活，既可对大型构件进行大面积喷涂，也可在指定的局部进行喷涂；既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工. ⒋喷涂操作的程序较少，施工时间较短，效率高，比较经济.随着热喷涂应用要求的提高和领域的扩大，特别是喷涂技术本身的进步，如喷涂设备的日益高能和精良，涂层材料品种的逐渐增多,性能逐渐提高，热喷涂技术近十年来获得了飞速的发展，不但应用领域大为扩展，而且该技术已由早期的制备一般的防护涂层发展到制备各种功能涂层；由单个工件的