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”。
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（HOVF）、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！
2、各类模具的损伤、拉伤、塌角、碰伤、凹坑等导致模具失效均能修复和现场修复！修复后模具不退火，不咬边，不变形，结合强度除电刷镀为离子键结合外，其它都为冶金结合，结合强度可与基体媲美，修复后材质和硬度可根据模具基体选择！塑料注塑模具、锌基合金塑料模具、电视机壳模具、轮胎模具、各种注塑模具内腔,电话机模座,乒乓球模,望远镜模,自来水表模,塑料桶,塑料杯等塑料用品模、玻璃模具、冷冲模
3、织机械的使用特点是设备的利用率高、工作场地充满易燃物，现场不允许使用明火作业。表面技术技术在纺织行业中不仅可用来恢复各种轴类、滑块、罗拉、电动机、轴承、各种类型的套筒、端盖以及齿轮孔的超差和表面强化，而且可以进行现场修复和不解体修复，减少停机损失，缩短维修周期，为纺织行业设备的维护保养提供了一种新的手段。
各类纺织机械轴类、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：纺织机械的锡林轴轴承位、罗拉轴轴承位的现场不拆卸修复，毛纺机细长轴，有色金属零件的修复。强化纺织加油器上的铝只内套，给棉罗拉和给棉底板拉沟的修复，轧花机肋条拉沟的修复等！
4、各类陶瓷瓷砖机械轴类、孔类表面的磨损，配合位失效，轴承位，密封位，轴瓦位的磨损等的修复！
如：瓷砖生产线上大量的各类型电动机转子，铝质或铸铁电机端盖的轴承位，曲轴曲拐位，各类破碎机（球磨机）主轴轴承位磨损失效的修复，瓷砖压机（如莱斯，西蒂）液压柱塞的翻新或修局部拉沟等五、各类机床导轨面由于使用时进铁削等异物导致的损伤、拉伤、碰伤、凹坑等失效均能现场进行不降低修复！修复后达到机床导轨精度六、印刷机压印辊表面由于长期使用，水墨腐蚀导致部分塌陷（套印不准原因之一）；和局部由于进异物轧出的凹坑进行不拆机修复，对腐蚀损坏严重的可以拆下热喷涂后上磨床修复（达到翻新效果），修复后的表面结合牢靠，铸铁辊经处理后不再出现腐蚀现象（比如德国海德堡，罗兰；日本小森；米勒、普兰内塔、三菱、哈里斯等世界名牌胶印机等机型，国产的如北人系列等，我们已为江苏徐州新华印刷厂，丰县鸿翔印刷厂，安徽某印刷厂，徐州特快特彩印有限公司等修复很多印刷滚筒样适用各印刷机的橡皮滚筒，印版滚筒
四、热喷涂应用行业及部件
(一)不同部件热喷涂的修复
1 造纸机烘缸 HT20-40 表面划伤、腐蚀和磨损，缸体两端表面局部腐蚀凹坑塌陷，需修复和强化，防止继续腐蚀报废 电弧喷涂不锈钢分子式：1Gr18Ni9Ti
（特点：喷涂速度快，结合强度高，耐酸碱等腐蚀）
２ 造纸厂胶滚筒轴 钢、铁 轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
３ 上压榨棍 ４５ 轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
４ 打浆机轴 ４５ 轴承位磨损，轴表面被杂物磨损 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
５ 毛毯棍 表面包铜 轴承位磨损，轴表面被杂物磨损 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
６ 网笼轴承座 碳钢 轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
７ ZBJ13/φ150浆泵 铜 轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
８ 纸浆推进器 铜 轴、孔磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
９ ZBJ2Q1φ100细浆泵 铸铁 轴、壳轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
１０ 蒸球机 钢、铁 各轴、孔轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
１１ 刀棍切草机 钢 各配合面磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
１２ 旋风除尘机 钢、铁 各轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
１３ 压光机 钢 各轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
１４ 各类电动机轴承位、端盖的尺寸修复 钢
铸铁 各轴承位磨损超差 轻度磨损：电刷镀快速镍
严重磨损：热喷涂镍基粉
１５ 网笼轴
圆网造纸机的网笼轴是贯穿整个网笼的通长轴，两端的轴承座磨损超差后，不能用换轴或堆焊法修复，只能报废。一个网笼约８千元左右。采用电刷镀技术可精确地修复轴承位的超差尺寸恢复网笼的使用性能，电刷镀费用仅２００元左右。
(二)铸造、锻造设备工作在带粉尘和腐蚀性的环境中，机械零件的磨损腐蚀会比较严重。徐州天工表面技术可以修复铸造机的各类液压系统的零件，比如液压柱塞等的修复翻新，和各类零件配合位，比如轴承位、密封位九、化工、农药机械因常在具有酸性腐蚀性环境下工作，所以修复这类机械，要考虑的防腐的问题新沂农药厂液压柱塞电刷镀修复现场。一○、液压、压力系统中的泵、柱塞，阀芯等的修复。：①徐州特种锻压机床制造有限公司液压油缸拉沟硬伤修复一一、比如面粉厂的各类轴承支座，电机转子，压面辊；进口制糖设备的配件的各类配合位的修复。
(三)造纸机械 蒸锅、烘缸、烘箱内壁增寿强化修复；各种辊类表面强化和修复；离心泵、轴流泵、蒸汽锅炉、阀门及搅拌机转轴密封套等零部件修复；瓦楞辊表面强化（经强化处理后，瓦楞辊表面硬度可提高至 HV1200 ，瓦楞辊的工作寿命可达 4000 万米以上）。
纺织 罗拉、导丝钩、剑杆织布机选纬指耐磨涂层；疏棉机打压辊、小压辊、锡麟辊、铸铁外盘、轧辊表面、给面罗拉轴、上斩刀传动轴、道夫轴；浆纱机通汽阀、烘房边轴平面结合处、浸没花篮轴、上浆辊轴头、主轴轴颈、导纱辊、压浆辊、回潮测湿辊、经轴轴颈、布纱机轴颈；加年级和拉断岌罗拉、大辊（黑辊）、整精机罗拉、导司机罗拉、热辊及分丝辊、导布辊、印花辊辊面及轴颈、线轮、磨擦盘（片）等耐磨涂层。
印刷 印刷压印辊；陶瓷网纹辊；涂布辊、墨辊、印刷辊、水辊；牙垫；牙片等。
冶金 高炉风口、渣口耐热耐蚀涂层；板坯连铸线的结晶器、导辊和输送辊；钢铁和有色金属加工中的各种工艺辊；钢铁表面处理生产线的各种辊类（如连续退火炉炉辊、镀锌沉没辊及各种导向辊、张紧辊等）的耐磨、耐蚀和抗积瘤等涂层。
(三)电力 球磨机、汽轮机转子和发电机转子轴颈、气缸结合面修复；锅炉四管耐磨耐蚀涂层；水轮机叶片抗气蚀及耐磨涂层；燃气轮机叶片、火焰筒、过渡段抗高温防护涂层；风机叶轮、球磨机等磨损件耐磨涂层；门芯、门杆、阀芯、阀门配件、阀座耐磨耐蚀涂层及锅炉相关设备部件强化修复。
(四)交通运输 各种磨损部位的耐磨涂层；汽车发动机机座、同步环、曲辊修复和预强化；齿轮箱轴承座、油缸柱塞、前后桥支撑轴、门架导轨、发动机主轴瓦座、摇臂轴、半轴油封位、销轴的磨损处的耐磨涂层；挖泥船耙头、防磨环、泥斗、绞刀片、铲齿、泥泵叶轮、船舶的艉轴、艉州铜套、偏心轴套、齿轮传动轴、泥泵水封颈、泥门、滑板、刮沙机刮板耐磨涂层等。
(五)化工 各种容器、反应器、管道、泵、阀及密封部件修复化；各种搪瓷罐、专用容器的现场修复；锅炉、空压机、水泵等零部件修复。
(六)玻璃行业 采用热喷涂的方法在提升辊、输送辊表面喷涂一层陶瓷，提高提升辊、输送辊对熔融玻璃的耐腐蚀能力，抑制辊面熔融液相的附着，减缓熔融玻璃对辊面的侵蚀，使辊面长时间保持光滑，减少提升辊、输送辊的维修保养，提高玻璃质量和生产成品率，降低生产成本。
(七)电工制线 采用超音速火焰喷涂工艺在拔丝塔轮、拉丝机、拉丝轮、线轮、拔丝缸、收线盘、导向槽等零件表面喷涂碳化物陶瓷涂层，可使表面硬度达到 HRc75 ，远比磨具钢或冷硬铸铁的耐磨性高；还可使这些零件的基体采用普通钢材或铸铁制造，既降低成本，又延长使用寿命。
(八)市政 各类钢结构的热喷涂长效防护涂层、防腐、长效防腐，一次防护寿命可达 30 年以上
(九)轻工 塑料模具喷涂强化修复；挤塑机螺杆和橡胶密炼机转子喷涂强化；各种辊类轴承位喷涂修复和强化。
各种热喷涂工艺的比较
涂层类型
火焰线材喷涂
火焰粉末喷涂
超音速火焰喷涂
电弧喷涂
等离子喷涂
低压或真空喷涂
气体问度 10 ºC (10 ºF)
全部涂层
3
(5.4)
3
(5.4)
2 - 3
(3.6 - 5.4)
N/A
12 - 16
(21.6 - 28.8)
10 - 80
(18 - 144)
结合强度 MPa (10 psi)
金属
14 - 28
(2 - 4)
14 - 21
(2 - 3)
48 - 62
(7 - 9)
28 - 41
(4 - 6)
22 - 34
(3 - 5)
100 - 400
(14 - 57)
有色金属
7 - 34
(1 - 5)
7 - 34
(1 - 5)
48 - 62
(7 - 9)
14 - 28
(2 - 7)
14 - 28
(2 - 7)
400 - 750
(57 - 107)
自熔合金
---
83+ (12+)
62 (9)**
---
---
---
陶瓷
---
14 - 32
(2 - 5)
---
---
21 - 41
(3 - 6)
25 - 55
(4 - 8)
碳化物陶瓷
---
34 - 48
(5 - 7)
83+
(12+)
---
55 - 69
(8 - 10)
500 - 100
(9 - 14)
致密度, %
金属
85 - 90
85 - 90
95 - 98+
85 - 95
90 - 95
97 - 99+
有色金属
85 - 90
85 - 90
95 - 98+
85 - 95
90 - 95
97 - 99+
自熔合金
---
100*
98+**
---
---
---
陶瓷
---
90 - 95
---
---
90 - 95+
95 - 98
碳化物陶瓷
---
85 - 90
95 - 98+
---
90 - 95+
95 - 98+
硬度
金属
84Rb-35Rc
80Rb-35Rc
90Rb-45Rc
85Rb-40Rc
80Rb-40Rc
30Rc-50+Rc
有色金属
95Rh-40Rc
30Rh-20Rc
100Rh-55Rc
40Rh-35Rc
40Rh-50Rc
45Rc-55Rc
自熔合金
---
30 - 60Rc
50 - 60Rc
---
---
---
陶瓷
---
40 - 65Rc
---
---
45 - 65Rc
50 - 70+Rc
碳化物陶瓷
---
45 - 55Rc
55 - 72Rc
---
50 - 65Rc
50 - 70+Rc
渗透性
金属
高
中
极小
中
中
无
有色金属
高
中
极小
中
中
无
自熔合金
---
无
极小
---
---
---
陶瓷
---
中
---
---
偏小
极小
碳化物陶瓷
---
中
极小
---
偏小
极小
涂层厚度限制
金属
0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08)
0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08)
0.6 - 2.5
(0.025 - 0.1)
0.5 - 2.5
(0.02 - 0.1)
0.4 - 2.5
(0.015 - 0.1)
0.05 - 10+
(0.002 - 0.5+)
有色金属
0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08)
0.5 - 2.0
(0.02 - 0.08)
0.6 - 2.5
(0.025 - 0.1)
0.5 - 2.5
(0.02 - 0.1)
0.4 - 2.5
(0.015 - 0.1)
0.05 - 10+
(0.002 - 0.5+)
自熔合金
---
0.4 - 2.5
(0.02 - 0.2)
0.4 - 3.8
(0.015-0.15)
---
---
0.1 - 15+
(0.004 - 0.6+)
陶瓷
---
0.4 - 0.8
(0.015 - 0.1)
---
---
(0.4 - 5.0
(0.015 - 0.2)
0.05 - 10+
(0.002-0.25+)
碳化物陶瓷
---
0.4 - 0.8
(0.015 - 0.1)
0.4 - 5.0+
(0.015-0.2+)
---
(0.4 - 5.0
(0.015 - 0.2)
0.05 - 10+
(0.002 - 0.4+)
* 自熔性涂层(2) 超音速火焰喷涂
** 非自熔性涂层（1）可控气氛下的喷涂