表面涂敷技术-课件

第五章第五章表面涂敷技表面涂敷技术2024/7/211涂料与涂装粘结与粘涂堆焊热喷涂电火花表面涂敷熔结热浸镀搪瓷涂敷陶瓷涂敷陶瓷涂层塑料涂敷2024/7/212涂料一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂四大部分组成。涂料涂覆后稀释剂逐渐挥发掉，而不挥发成分固化成膜。涂料与涂装涂料与涂装涂料的组成涂料的组成油脂主要是植物油如桐油。天然树脂、天然高分子化合物加工产品主要有松香及其衍生物、纤维素衍生物、氯化天然橡胶合成树脂通常由低分子化合物通过化学加工而得。1.成膜物质主要有油脂、天然树脂、天然高分子化合物加工产品以及合成树脂等。2.颜 料白色颜料：钛白、锌钡白（立德粉）、氧化锌黑色颜料：炭黑、氧化铁黑彩色颜料：无机和有机彩色颜料金属颜料：银粉（铝粉）、金粉（铜锌合金粉）体质颜料：填料防锈颜料3.溶 剂指有机溶剂或水等分散介质。作用：用来分散或溶解成膜物质，调节涂料的粘度和流变性能。要求：施工后能够从涂膜中挥发，使涂料形成固态涂膜。4.助 剂指润滑剂、催干剂、整流剂、防结皮剂、固化剂、增塑剂等作用：虽不能单独成膜，但对涂料的储存性、施工性及涂膜的物理化学性质有重要影响。要求：添加量一般不超过 5。不含颜料的透明涂料称为清漆；含有颜料的不透明涂料称为色漆（如磁漆、调和漆、底漆）；加有大量体质颜料的稠厚浆状涂料称为腻子。无挥发性稀释剂的涂料称为无溶剂涂料；呈粉末状的称粉末涂料；以有机溶剂作为稀释剂的称溶剂型涂料；以水作为稀释剂的则称为水性涂料 1。涂料的分类涂料的分类2024/7/2192024/7/21102024/7/21112024/7/2112乳胶漆按使用部位分可分为内墙涂料和外墙涂料，按光泽分可分为低光，半光，高光等几个品种。107 胶是聚乙烯醇缩甲醛溶液，有一定的粘接性（胶性），但 107 胶能溶于水。107 胶常用涂料性能常用涂料性能丙烯酸乳胶漆丙烯酸乳胶漆一般由丙烯酸类乳液、颜填料、水、助剂组成。溶剂型丙烯酸漆是目前发展很快的一类涂料。溶剂型丙烯酸漆可分为自干型丙烯酸漆（热塑型）和交联固化型丙烯酸漆（热固型）。常用的涂料常用的涂料（1）自干型丙烯酸涂料优点：表干迅速、易于施工、保护和装饰作用明显缺点：固含量不容易太高，硬度、弹性不容易兼顾，一次施工不能得到很厚的涂膜，涂膜丰满性不够理想。（2）交联固化型丙烯酸涂料 主要有丙烯酸氨基漆、丙烯酸聚氨酯漆、丙烯酸醇酸漆、辐射固化丙烯酸涂料等品种。广泛用于汽车涂料、电器涂料、木器涂料、建筑涂料等方面。常用的一些涂料常用的一些涂料聚氨酯漆可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料（1）双组分聚氨酯涂料优点：一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。是目前很有发展前途的一类涂料品种。缺点：是施工工序复杂，对施工环境要求很高，漆膜容易产生弊病。常用的一些涂料常用的一些涂料应用：有木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪涂料、电子涂料、特种涂料等。（1）双组分聚氨酯涂料（2）单组分聚氨酯涂料应用面不如双组分涂料广，主要用于地板涂料、防腐涂料、预卷材涂料等，其总体性能不如双组分涂料全面。常用的一些涂料常用的一些涂料硝基漆固含量较低耐久性不太好漆膜保护作用不好优点装饰作用较好，施工简便，干燥迅速，对涂装环境的要求不高，具有较好的硬度和亮度，不易出现漆膜弊病，修补容易。缺点常用的一些涂料常用的一些涂料环氧漆对组成中含有较多环氧基团的涂料统称为环氧漆。一般由环氧树脂和固化剂组成主要优点：对水泥、金属等无机材料的附着力很强；涂料本身非常耐腐蚀；机械性能优良，耐磨，耐冲击；可制成无溶剂或高固体份涂料；耐有机溶剂，耐热，耐水；涂膜无毒装饰性较差投入较大主要缺点：耐候性不好对施工环境要求较高常用的一些涂料常用的一些涂料氨基漆氨基漆除了用于木器涂料的脲醛树脂漆（俗称酸固化漆）外，主要品种都需要加热固化，一般固化温度都在 100 以上，固化时间都在 20 分钟以上。主要优点：漆膜性能极佳，漆膜坚硬丰满，光亮艳丽，牢固耐久，具有很好的装饰作用及保护作用。缺点：对涂装设备的要求较高，能耗高，不适合于小型生产。常用的一些涂料常用的一些涂料醇酸漆是目前国内生产量最大的一类涂料优点：价格便宜、施工简单、对施工环境要求不高、涂膜丰满坚硬、耐久性和耐候性较好、装饰性和保护性都比较好。缺点：干燥较慢、涂膜不易达到较高的要求，不适于高装饰性的场合常用的一些涂料常用的一些涂料品种醇酸漆丙烯酸乳胶漆丙烯酸漆聚氨酯漆硝基漆氨基漆不饱和聚酯漆乙烯基漆主要用途一般金属、木器、家庭装修、农机、汽车、建筑等的涂装内外墙涂装、皮革涂装、木器家具涂装，地坪涂装 溶剂型汽车、家具、电器、塑料、电子、建筑、地坪涂装环氧漆金属防腐、地坪、汽车底漆、化学防腐汽车、木器家具、装修、金属防腐、化学防腐、绝缘涂料、仪器仪表的涂装木器家具、装修、金属装饰汽车、电器、仪器仪表、木器家具、金属防护木器家具、化学防腐、金属防护、地坪 酚醛漆绝缘、金属防腐、化学防腐、一般装饰化学防腐、金属防腐、绝缘、金属底漆、外用涂料常见涂料品种的应用范围汽车涂料用 Iriodin/Afflair 珠光颜料的颜色1989 年，美国生产的汽车面漆有 32%含珠光颜料，而且随角异色效应颜料的应用范围在美国、日本和欧洲不断扩大。当今世界最感兴趣的品种是颜色纯净、柔和并有一定闪烁效果的涂料一个趋势是针对特定类型和特定型号的汽车开发特殊的颜料。例如：各种彩色汽车，其颜色鲜艳而且花色很多，有石油绿（马自达，RX 7）薄荷绿（大众，高尔夫），鳄鱼灰（福特、埃斯考特）。豪华型彩色汽车的颜色偏暗一些，显得更为优雅。例如毛里求斯蓝色（宝马），暗表绿云母色（丰田）和闪光红（奥斯摩比）。组分用量（质量 例 1 蓝色中蓝闪光色“通用”轿车份数）珠光颜料 Iriodin/Afflair 9225 WR 20铝粉（中粒度）40酞菁蓝 30颜料黑 10这种颜料具有闪光颜色，色泽明快。组分用量（质量份数）珠光颜料 Iriodin/Afflair 9235 WR 30酞菁蓝3530酞菁绿 颜料黑5 此颜料是干涉云母绿颜料与有机颜料的混合物，蓝色有机颜料的加入使面漆具有现代感。例 2 翠绿色 Mercedes 奔馳用量组分（质量分数）珠光颜料 Iriodin/Afflair 9103 WR（1040m)铝粉（中粒度）透明氧化铁颜料黑颜料白40555微量微量该颜料闪光效果强烈，给人的感觉是一种很绚丽的天然的长年木材颜色。例 3 白色米色浅浮木色通用公司轿车 例 4 灰色黑色金刚石黑色宝马轿车组分量分数）珠光颜料 Iriodin/Afflair 9103 WR 20（1040m)玉米片状铝粉颜料黑 靛蒽醌蓝透明氧化铁用量（质5303015 例 5 闪光亮红色 Corvette(通用公司）用量（质量分组分数）40珠光颜料 Iriodin/Afflair 9504 红 WR（1040m)透明氧化铁喹吖啶酮紫花紫红15155 此颜色让人看了眼花缭乱，一辆静止不动的红色赛车，看上去好象飞馳。例 6 红色艳深红色 Mercedes 奔驰组分用量（质量份数）珠光颜料 Iriodin/Afflair 9504 WR 65（1040m)珠光颜料 Iriodin/Afflair 9505 WR 5（1040m)喹吖啶酮紫 10花紫 15颜料黑 5此颜料的特点是使用了两种紫色颜料，使红色很高雅，一种是珠光颜料Iriodin/Afflair 9505 WR，还有一种是有机紫。例如：德国 95 年生效的清洁空气法规中要求，喷涂施工时，每平方米有机挥发物排放量不大于 35g/。而传统的溶剂型涂料 VOC 排放量约 125 g/。即挥发性有机化合物，对人体健康有巨大影响。什么是 VOC？为了达到环保要求，汽车涂料正在向水性化、高固体分及粉末涂料方向发展，其中水性在水中，它具有以1、水来源方便，易于净化；2、施工贮运过程中无火灾危险；3、不合苯类等有机溶剂，有益于人类健康；4、可采用喷、刷、涂、流；浸、电泳等多种施工，容易实现自动化涂装。通 效的途经之一。化技术是最有 用汽车公司预计，2020年前 水性涂料以水为溶剂，使成膜物质 水匀分散全球大部分汽车厂会采用 均或溶解 性金属闪光漆。下优点：六、涂装工艺六、涂装工艺 使涂料在被涂的表面形成涂膜的全部工艺过程成为涂装工艺。具体的涂装工艺主要根据工件的材质、形状、使用要求、涂装用工具、涂装时的环境、生产成本等加以合理选用。涂装工艺的一般工序是：涂前表面处理涂前表面处理涂布涂布干燥固化干燥固化涂前表面处理：清洗、粗化等；涂布：手工涂布；喷涂法、静电涂布法、电泳涂布 法、粉末涂布法、辊涂法等等。干燥固化：即成膜机理。32七、七、涂料成膜机理涂料成膜机理 涂料首先是一种流动的液体，在基材表面涂布完成之后形成一层坚韧的薄膜，这个过程是玻璃化温度不断升高的过程。不同形态和组成的涂料有不同的成膜机理，这由涂料中的成膜物质性质决定。根据涂料成膜物质的性质，涂料成膜方式可以分为两大类：由非转化型成膜物质组成的涂料以物理方式成膜物理方式成膜；由转化型成膜物质组成的涂料以化学方式成膜化学方式成膜。1.物理成膜方式物理成膜方式 依靠涂料内的溶剂或分散剂的直接挥发或聚合物粒子凝聚得到涂膜的过程称为物理成膜方式。物理成膜方式具体包括溶剂挥发成膜方式溶剂挥发成膜方式和聚合物凝聚成膜方式聚合物凝聚成膜方式两种。332.化学成膜方式化学成膜方式 化学成膜指在加热或其它条件下，使涂敷在基材表面上的低分子量聚合物成膜物质发生交联反应，生成高聚物，获得坚韧涂膜的过程。为了使涂膜中的结构交联，将未交联的线型聚合物，或者轻度支链化的聚合物溶于溶剂中配成涂料，然后在涂敷成膜后发生交联。另外可以用简单的低分子化合物配成涂料，待涂成膜后再令其发生交联反应。因此，根据不同的过程将化学成膜机理分为两类：漆膜的直接氧化直接氧化，即涂料在空气中的氧化交联或与水蒸气 反应；涂料组分之间发生化学反应的交联固化交联固化。3435涂装线示例36第二节第二节 粘结与粘涂粘结与粘涂一、粘结一、粘结 粘结或粘合用胶粘剂将各种材料或制件连接成为一个牢固整体的方法。1 1、粘结剂的组成、粘结剂的组成 粘结剂又称粘合剂，俗称胶。它由基料、固化剂、填料和辅助材料配合而成。2 2、粘结剂的分类、粘结剂的分类 按照不同的分类标准，粘结剂有不同的类型。粘结剂具体分类如图所示 37胶粘剂的分类胶粘剂的分类按基料分无机粘结剂有机粘结剂天然粘结剂合成粘结剂按物理形态分胶液（包括溶液、乳液、无溶剂液体）胶糊（糊状）胶粉胶棒胶膜其它形态的胶按固化方式分水基蒸发型溶剂挥发型热熔型化学反应型压敏型按受力情况分结构粘结剂（能传递较大的力）非结构粘结剂（不能传递较大的力）按用途分（包括各种材料、制件、产品以及特种功能用胶）粘结剂38二、粘结原理二、粘结原理 粘结是一个复杂的过程，主要包括表面润湿、粘结主要包括表面润湿、粘结剂分子向被粘物工件表面移动、扩散和渗透、粘结剂与被剂分子向被粘物工件表面移动、扩散和渗透、粘结剂与被粘物形成物理和机械结合等粘物形成物理和机械结合等。有关粘结的理论很多，如机械结合理论、溶解度参数理论、吸附理论、扩散理论、静电理论、化学键理论、抛锚理论等。与涂装一样，工件的表面处理非常重要。主要有两个目的：一、除去不利于粘结的各种污垢；二、改变被粘物的物理化学性质，以利于粘结；39 目前表面处理方法很多，最常用的有：溶剂（包括水）擦洗；溶剂脱脂和蒸汽脱脂；机械打毛，如，摩擦、喷砂、喷丸等；化学清洗和腐蚀；脱脂、机械粗化和化学处理联合使用。40三、三、主要粘结剂及其应用主要粘结剂及其应用1、主要粘结剂、主要粘结剂：1）环氧树脂粘结剂（epoxy adhesive）2）酚醛树脂粘结剂(phenolic resin adhesive)3）脲醛树脂粘结剂(urea resin adhesive)4）聚氨酯粘结剂(polyurethane adhesive)5）聚酰亚胺粘结剂(polyimide adhesive)6）厌氧粘结剂(anaerobic adhesive)7）氰基丙烯酸胶粘剂(cyanoacrylate adhesive)8）橡胶型胶粘剂(rubber adhesive)9）聚硫橡胶密封胶(polysulfide rubber adhesive)10 压敏胶粘剂(pressure sensitive adhesive)11）光敏胶粘剂(photosensitive adhesive)12）无机胶粘剂(inorganic adhesive)(各种胶粘剂的具体组成、性能、用途等请参见课本参见课本P116118)412 2、胶粘剂的应用领域、胶粘剂的应用领域机械工业；电子电器工业；汽车工业；航空宇航工业；纺织工业；木材工业；医疗卫生业42四、四、粘涂技术粘涂技术表面粘涂技术：是将加入二硫化钼、金属粉末、陶瓷粉末和纤维等特殊填料的胶粘剂，直接涂覆于材料或零件表面，使之具有耐磨、耐蚀、绝缘、导电、保温、防辐射等功能的一项新技术。粘涂技术是粘结技术的一个分支，目前主要应用于表面强化和修复。粘涂具有粘结技术的大部分优点，如应力分布均匀、容易做到密封、绝缘、耐蚀和隔热等。它的工艺简单，不需要专门设备，而是将配好的胶涂覆于清理好的零件表面，待固化后进行修复即可。43第三节第三节 堆焊堆焊一、一、堆焊堆焊 是指将具有一定使用性能的材料借助一定的热源手段熔覆在基材表面，使母材具有特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。堆焊既可用于修复材料的缺陷，亦可用于强化材料或零件的表面，使材料具有本来不存在的性能，例如高的耐磨性，良好的耐蚀性等。44二、二、堆焊层组织结构堆焊层组织结构 焊缝的一次结晶组织近似于铸锭的结晶组织。由于熔池体积很小，冷却速度迅速，主要是柱状晶组织，等轴晶组织较少。如果基体是钢，在界面附近由于过热会引起基体金属晶粒的长大。基体金属或焊层金属在冷却过程中有相变发生，会发生二次结晶。二次结晶所得组织符合一般的固体相变结晶规律。45三、三、常用堆焊材料与堆焊方法常用堆焊材料与堆焊方法1.1.常用堆焊材料常用堆焊材料 常用堆焊材料有铁基、镍基、钴基、碳化钨基和铜基等。(1)(1)铁基堆焊合金铁基堆焊合金1)低合金钢堆焊材料 珠光体类的堆焊材料 马氏体类堆焊材料 2)中、高合金钢及合金铸铁堆焊材 高速钢及热作工具钢、冷作工具钢堆 焊材料 高锰钢及铬锰钢堆焊材料 高铬钢及铬镍钢堆焊材料 合金铸铁堆焊材料 46(2)(2)镍基堆焊材料镍基堆焊材料Ni-Cr-W-SiNi-Cr-B-Si型Ni-Cr-Mo-W(3)(3)钴基堆焊材料钴基堆焊材料 主要指钴铬钨堆焊材料，即通常所说的斯太利合金，含铬25%33%，钨3%21%。该堆焊层在650左右仍能保持较高的硬度。此外，堆焊层具有一定的耐腐蚀性能和优良的抗粘着磨损性能。47(4)(4)铜基堆焊材料铜基堆焊材料 铜基堆焊材料分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四种。形式有焊条、焊丝和堆焊用带极。铜基堆焊材料具有较好的耐大气、耐海水和耐各种酸碱溶液的腐蚀，耐气蚀和金属间磨损的性能，常用于以铁基材料为母材的双金属零件的制备或磨损工件的修补。(5)(5)碳化钨堆焊材料碳化钨堆焊材料 碳化钨是硬质合金的重要成分。堆焊用的碳化钨分为铸造碳化钨和烧结碳化钨两类。铸造碳化钨中碳的质量分数为3.7%4.0%，钨的质量分数为95%-96%，它是WC-W2C的混合物。这类合金硬度高，耐磨性好，但脆性大，加工过程中容易碎裂脱落。当加入质量分数为5%15%的钴可以降低熔点，增加韧性。482.2.常用堆焊方法常用堆焊方法(1)氧-乙炔堆焊 氧-乙炔火焰的温度较低（30503100），将它应用于堆焊时能得到非常小的稀释率（1%10%）和小于1mm厚的均匀薄堆焊层。同时，该堆焊方法设备简单、使用方便、成本低。其缺点是生产率低、工人的劳动强度大。该法一般用于堆焊较小的零件，如内燃机排气阀阀面、农机零件等。(2)(2)手工电弧堆焊手工电弧堆焊 手工电弧堆焊的设备简单、机动灵活、成本低，应用实心堆焊焊条和管状焊条能获得范围较大的堆焊合金，因此应用范围广。但是，它的稀释率较高、生产率较低、堆焊层不太平整，堆焊后的加工量较大，因此通常应用于少量零件的修复和强化。49(3)(3)埋弧堆焊埋弧堆焊 单丝埋弧堆焊的熔深大、稀释率高（30%60%）、生产率中等。多丝埋弧堆焊电弧可以周期性的从一根焊丝移向另一根焊丝，熔敷率大大提高，而稀释率大为降低。带极埋弧堆焊是用金属带来代替焊丝作电极，其熔深浅、稀释率低，熔敷率很高。(4)(4)气体保护和自保护明弧堆焊气体保护和自保护明弧堆焊 熔化极气体保护堆焊是用CO2、Ar或混合气体作为保护气体，它有较高的熔敷率，但是稀释率也较高（大约15%25%）。非熔化极惰性气体保护堆焊，主要以手工送进各种合金焊丝进行堆焊。这种方法的保护效果好，合金元素的过渡系数高，稀释率比熔化极气体保护堆焊低，但是生产率低，保护气体昂贵。不加保护气体的自保护药芯焊丝的明弧堆焊的设备简单、方便灵活，但是堆焊时的飞溅较大。50(5)(5)震动电弧堆焊震动电弧堆焊 细直焊丝相对于零件表面作一定频率和振幅的震动，使焊丝和工件间产生短路和脉冲放电，从而使焊丝可以在较低的电压（12V22V）并以较小的熔滴稳定而均匀地过渡到工件表面，形成一层薄而均匀的堆焊层。特点是熔深浅、热影响区小、零件变形小，生产率高、劳动条件也较好等一系列优点。但是电弧区保护作用差，含氢量高，堆焊层组织和硬度不均匀等。因此常向电弧区喷射一定量的水蒸气、二氧化碳等或采用焊剂作为保护介质。(6)(6)电渣堆焊电渣堆焊 熔敷率最高，极板电渣堆焊的熔敷率可达150kg/h，堆焊的厚度也很大，但是稀释率不高。缺点是堆焊层严重过热，焊后需要热处理，堆焊层一般不能太薄。因此，它适用于需要较厚堆焊层、堆焊表面形状比较简单的大中型零件。51(7)(7)等离子弧堆焊等离子弧堆焊 由于等离子弧的温度很高，有高的堆焊速度和高的熔敷率，稀释率很低（最低可达5%左右）。缺点是设备成本高，堆焊时有很强的紫外线辐射和臭氧污染，需要有效的保护。第四节 热喷涂热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。将喷涂层再加热重熔，则产生冶金结合。这种方法称为热喷涂方法。2024/7/2152热喷涂特性热喷涂能达到各种性能目的：耐磨性、耐热性、耐腐蚀、抗氧化和润滑等。适用材料广：金属、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等。喷涂层厚度达0.5-5mm，而且对基体材料的组织和性能影响很小。2024/7/2153一、热喷涂原理1喷涂涂层形成过程和涂层形成原理2024/7/21542024/7/21552024/7/21562024/7/21572024/7/21582024/7/21592024/7/21602024/7/21612涂层结构 2024/7/2162涂层的结构 涂层是层状结构，是一层一层堆积而成.涂层的性能具有方向性，垂直和平行涂层方向上的性能是不一致的。部分孔隙或空洞，其孔隙率一般在420之间。涂层中伴有氧化物和夹杂。涂层经适当处理后，结构会发生变化。2024/7/21633涂层结合机理 涂层的结合包括涂层与基体表面的结合和涂层内部的结合。结合力：涂层与基体表面的结合强度。内聚力：涂层内部的结合强度。2024/7/2164涂层结合机理（1）机械结合。碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒，由于和凹凸不平的表面互相嵌合，形成机械钉扎而结合。一般说来，涂层与基体表面的结合以机械结合为主。2024/7/2165（2）冶金-化学结合这是当涂层和基体表面出现扩散和合金化时的一种结合类型，包括在结合面上生成金属间化合物或固溶体。当喷涂后进行重熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合主要是冶金结合。2024/7/2166（3）物理结合颗粒对基体表面的结合，是由范德华力或次价键形成的结合。4涂层残余应力当熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形的同时受到激冷而凝固，从而产生微观收缩应力，涂层的外层受拉应力；基体，有时也包括涂层的内层则产生压应力。涂层中的这种残余应力是由喷涂热条件及喷涂材料与基体材料物理性质的差异所造成的，它影响涂层质量，限制涂层的厚度。工艺上要采取措施以消除和减少涂层残余应力。2024/7/2167二、热喷涂的种类和特点 1热喷涂种类按涂层加热和结合方式，热喷涂有喷涂和喷熔两种。热喷涂：基体不熔化，涂层与基体形成机械结合；喷熔：是涂层经再加热重熔，涂层与基体互溶并扩散形成冶金结合。它们与堆焊的根本区别都在于母材基体不熔化或极少溶化。2024/7/2168热喷涂技术按照加热喷涂材料的热源种类分为：火焰喷涂、电弧喷涂、高频喷涂、等离子弧喷涂（超音速喷涂）、爆炸喷涂、激光喷涂和重熔、电子束喷涂。2024/7/21692024/7/21702024/7/21712024/7/21722热喷涂特点（l）适用范围广。涂层材料可以是金属和非金属（如聚乙烯、尼龙等塑料，氧化物、氮化硅、氨化硼等陶瓷）以及复合材料。被喷涂工件也可以是金属和非金属（如木材）。用复合粉末喷成的复合涂层可以把金属和塑料或陶瓷结合起来，获得良好的综合性能。其他方法难以达到。2024/7/2173（2）工艺灵活施工对象小到10mm内孔，大到铁塔、桥梁等大型结构。喷涂既可在整体表面上进行，也可在指定区域内涂敷，既可在真空或控制气氛中喷涂活性材料，也可在野外现场作业。2024/7/2174（3）喷涂层的厚度可调范围大 涂层厚度可从几十微米到几毫米，表面光滑，加工量少。用特细粉末喷涂时，不加研磨即可使用。2024/7/2175（4）工件受热程度可以控制除喷熔外，热喷涂是一种冷工艺.例如氧-乙炔焰喷涂、等离子喷涂或爆炸喷涂，工件受热程度均不超过250，工件不会发生畸变，不改变工件的金相组织。（5）生产率高 大多数工艺方法的生产率可达到每小时喷涂数千克喷涂材料，有些工艺方法可高达50kgh以上。2024/7/21762024/7/21772024/7/21782024/7/21792024/7/21802.电弧喷涂电弧喷涂电弧喷涂电弧喷涂是以电弧为热源,将熔化的金属丝用高速气流雾化,并以高速喷射到工件表面形成涂层的一种工艺。电弧喷涂过程可分为三个阶段:熔滴形成及雾化阶段;熔滴飞行阶段;熔滴撞击基体,相互交错粘结形成涂层阶段2024/7/2181电弧超音速喷涂示意图电弧喷涂的特点电弧喷涂的特点优点优点：a.涂层性能优异，与基体的结合力高；b.经济、节能、效率高；c.安全 电弧喷涂技术仅使用电和压缩空气，不用氧气、乙炔等易燃气体助燃，安全性高；d.可制备伪合金涂层；不足之处：喷涂材料必须是导电的焊丝，因此只能使用金属，而不能使用陶瓷，限制了电弧喷涂的应用范围。2024/7/2182应用：1.重大件的修复：轴类零件修复；造纸烘钢的修复；航天发动机的修复 2.严重腐蚀环境下的大面积防蚀涂层；3.装饰涂层 4.填平和修补焊缝缺陷2024/7/2183等离子喷涂等离子喷涂等离子及等离子弧的产生等离子及等离子弧的产生 常规状态下原子是呈电中性的,气体在常温状态下也是不导电的,但是如果外界通过改变条件给予气体分子或原子分子以相当的能量时,就会造成电子脱离原子成为自由电子而带正电荷,这就是所谓的气体产生电离的现象,这也就是等离子喷涂的等离子体和等离子弧的产生原理。2024/7/2184等离子喷涂原理等离子喷涂原理2024/7/2185等离子喷涂特点等离子喷涂特点1.超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。2.喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。3.由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。2024/7/2186等离子喷涂研究进展等离子喷涂研究进展随着热喷涂技术的飞速发展,国际上等离子喷涂占有明显优势,并已开发出三阴极等离子喷涂、高能等离子喷涂、微弧等离子喷涂和悬浮等离子喷涂等多种新技术2024/7/2187三阴极等离子喷涂三阴极等离子喷涂 喷枪由3个阴极和由几个被绝缘的环体串联组成的喷嘴组成,只有离阴极相对远的最后一个环体作为阳极工作。由于从3个阴极到同一个阳极产生的3个独立电弧的长度稳定不变,3束等离子射流在汇流腔内汇聚成一束主等离子流,形成空心管状射流从喷嘴喷出,从而产生了稳定的等离子喷射。稳定性有明显改善,可以进行均质粉末加工,并有较高的沉积率和送粉率2024/7/2188 三阴极等离子喷涂示意图2024/7/2189高能等离子喷涂高能等离子喷涂 高能等离子喷涂高能等离子喷涂是为满足陶瓷材料对涂层密度和结合强度以及喷涂效率的更高需求而开发的一种高能、高速的等离子喷涂技术,其特点是在电弧电流与普通大气等离子喷涂相当的条件下,利用较高的工作电压(可达几百伏)提高功率,并采用更大的气体流量来提高射流的流速。2024/7/2190100 HE 高能等离子喷枪喷涂WC-Co涂层的粒子平均速度可达527m/s;同时还具有较高的喷涂效率(可达200g/min)和沉积效率(可达95%)微等离子喷涂微等离子喷涂 微等离子喷涂微等离子喷涂是20世纪90年代由乌克兰巴顿焊接研究所开发的,它的特点是具有层流等离子射流、发射角只有2 6(普通的等离子枪的发射角达10 18)、功率低(1 3 kW)、基体受热低、噪声小(30 50 dB),可在极薄的基体(如0.5mm厚的不锈钢薄板或1.0 mm 厚的锰片)上进行喷涂。这种喷涂方法的功率虽低,但能量集中,其束斑直径小于5 mm,所以仍可喷涂各种材料,特别适宜制备小零件及薄壁件的精密涂层,且该设备重量轻,适合于现场的维修工作。2024/7/2191悬浮式送粉等离子喷涂 悬浮式送粉等离子喷涂悬浮式送粉等离子喷涂是一种采用液料送粉方式,可直接喷涂纳米粉末且可以形成超薄纳米涂层的新型喷涂技术。传统的非团聚喷涂粉末粒子半径必须大于10m,涂层厚度一般大于125m。悬浮等离子喷涂采用液料为介质,使用分散剂将粒子分散在液料中(液料一般为酒精)行成悬浮液,通过液料送粉器将悬浮液送入到等离子弧中,液料溶剂迅速蒸发,溶剂中的粉末被等离子弧加热熔化喷射到基体上形成涂层。这种方式克服了喷涂粒子半径的限制,不仅实现了非团聚的纳米粉末直接进行喷涂,而且可制备涂层厚度仅25m 的超薄涂层。2024/7/2192反应等离子喷涂反应等离子喷涂 反应等离子喷涂反应等离子喷涂是对真空等离子喷涂进一步改进的结果,该方法在真空等离子喷涂过程中,在喷嘴出口处的等离子射流中加入反应气体(如N2),反应气体与加热中的喷涂颗粒相互作用,进而得到新的生成物。例如,用这种方法可以获得TiN涂层,它是靠喷涂钛粉和注入N2反应后得到的,其工作原理如图所示。TiN具有高熔点、高硬度、耐磨、耐蚀等特点,并且还具有优良的导电性和超导性。反应等离子喷涂制备 TiN涂层克服了传统的物理或者化 学气相沉积(PVD及CVD)工艺 制备TiN 涂层,存在沉积速 率低、涂层厚度过薄的缺点,可制备纳米晶TiN涂层,涂层厚度可达500m。2024/7/2193 反应等离子喷涂示意图2024/7/2194 三、热喷涂预处理 是喷涂工艺中一个重要工序为了提高涂层与基体表面的结合强度，在喷涂前，对基体表面进行清洗、脱脂和表面粗糙化等预处理，是喷涂工艺中一个重要工序。2024/7/21951基体表面的清洗、脱脂（l）碱洗法。碱洗法是将基体表面放到氢氧化钠或碳酸钠等碱性溶液中，待基体表面的油脂溶解后，再用水冲洗干净。（2）溶液洗涤法。溶液洗涤法是采用挥发性溶液，如雨酮、汽油、三氯乙烯和过氯乙烷乙烯等，它们的主要作用是把基体表面的矿物油溶解掉，再加以清除。2024/7/2196（3）蒸气清洗法。蒸气清洗法是采用三氯乙烯蒸气进行清洗，尽管这种方法的清洗效果很好，但是对人体有一定的危害。2024/7/2197（4）对疏松表面的清洗、脱脂对疏松表面（如铸铁件）的清洗、脱脂是比较困难的。尽管油脂不在工件表面，但在喷涂时，由于基体表面的温度升高，疏松孔中的油脂就会渗透到基体表面，对涂层与基体的结合极为不利。因此，对疏松基体表面，经过清洗、脱脂后，还需要将其表面加热到250左右，尽量将油脂渗透到表面，然后再加以清洗。2024/7/21982基体表面氧化膜的处理 一般采用机械方法去氧化膜：如切削加工方法和人工除锈法，也可以采用硫酸或盐酸进行酸洗。2024/7/21993基体表面的粗化处理 是提高涂层与基体表面机械结合强度的一个重要措施。喷涂前4h8h内必须对工件表面进行粗糙化处理。常用的表面粗化处理方法如下：1）喷砂法 喷砂是最常用的粗糙化工艺方法。砂粒有冷硬铁砂、氧化铝砂、碳化硅砂等多种，可根据工件表面的硬度选择使用。2024/7/21100（2）机械加工法对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用挑扣、开槽、滚花等简便切削加工方法，这样它可限制涂层的收缩应力，增加涂层与基体表面的接触面积，提高涂层与基体以及涂层间的结合强度。对涂层结合力要求不高的轴类工件，可在要求修复的区域内进行车螺纹和滚压处理，形成粗糙表面，一般为每厘米10条纹左右。需高结合力时，则可车20条左右。车削形状为阶梯状，阶梯的尖角最好加工成圆角，喷涂后不易产生缺陷。2024/7/21101（3）化学腐蚀法基体表面进行化学腐蚀，由于晶粒上各个晶面的腐蚀速度不同，可形成粗糙的表面。2024/7/21102（4）电弧法（又称电火花拉毛法）是将直径比较细的镍（或铝）丝作为电极，在电弧作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。这种方法适用于硬度比较高的基体表面，但不适用于比较薄的零件表面。2024/7/211034基体表面的预热处理 涂层与基体表面的温度差会使涂层产生收缩应力，从而引起涂层开裂和剥落。基体表面的预热可降低和防止上述不利影响。但预热温度不宜过高，以免引起基体表面氧化而影响涂层与基体表面的结合强度。一般基体表面的预热温度在200300之间2024/7/211045非喷涂表面的保护 在喷砂和喷涂前，必须对基体的非喷涂表面进行保护，其保护方法可根据非喷涂表面的形状和特点，设计一些简易的保护罩。保护罩材料可采用薄铜皮或铁皮。对基体表面上的键槽和小孔等不允许外物进入的部位，喷砂前可以用金属、橡胶或石棉绳等堵塞，喷砂后换上炭素物或石棉等，以防止熔融的热喷涂材料进入。2024/7/21105四、热喷涂材料（一）热喷涂线材（1）碳钢及低合金钢丝最常用的是 85优质碳素结构钢丝和T8A碳素工具钢丝。一般采用电弧喷涂，用于喷涂曲轴、柱塞、机床导轨等常温工作的机械零件滑动表面耐磨涂层及磨损部位的修复。2024/7/21106(2)不锈钢丝1Cr13、2Cr13、3Cr13等马氏体不锈钢丝主要用于强度和硬度较高、耐蚀性要求不太高的场合，其涂层不易开裂。1Cr17在氧化性酸类、多数有机酸、有机酸盐水溶液中有良好的耐蚀性。1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢丝有良好的工艺性能，在多数氧化性介质和某些还原性介质中都有较好的耐蚀性，用于喷涂水泵轴等。由于不锈钢涂层收缩率大，易开裂，适于喷涂薄层。2024/7/21107（3）铝丝铝和氧有很强的亲和力，铝在室温下大气中就能形成致密而坚固的Al2O3氧化膜，能防止铝进一步氧化。纯铝喷涂除大量用于钢铁保护涂层外，还可作为钢的抗高温氧化涂层、导电涂层和改善电接触的涂层。一般铝丝纯度（质量分数）应大于99.7。铝丝直径23mm，喷涂时，表面不得有油污和氧化膜。2024/7/21108（4）锌丝在钢铁件上，只要喷涂0.2mm的锌层，就可在大气、淡水、海水中保持几年至几十年不锈蚀。锌的纯度要求（质量分数）在99.85以上的纯锌丝。在锌中加铝可提高涂层的耐蚀性能，若铝的质量分数为30，则耐蚀性最佳。锌喷涂广泛用于大型桥梁、铁路配件、钢窗、电视台天线、水闸门和容器等。2024/7/21109（5）钼丝钼与氢不产生反应，可用于氢气保护或真空条件下的高温涂层。钼是一种自粘结材料，可与碳钢、不锈钢、铸铁、蒙乃尔合金、镍及镍合金、镁及镁合金、铝及铝合金等形成牢固的结合。钼可在光滑的工件表面上形成1um的冶金结合层，常用作打底层材料。2024/7/21110如机床导轨喷涂钢时，用钼作为打底层可增加钢喷涂层与基体的结合强度。钼的摩擦系数小，适用于喷涂活塞环和摩擦片。但钼不能作为铜及铜合金、镀铬表面和硅铁表面的涂层。（6）锡及锡合金丝锡涂层具有很高的耐腐蚀性能，常用作食品器具的保护涂层，但锡中砷的质量分数不得大于0.015。含锑和钼的锡合金丝具有摩擦系数低、韧性好、耐蚀性和导热性良好等特性。在机械工业中，广泛应用于轴承、轴瓦和其他滑动摩擦部件的耐磨涂层。此外，锡可在熟石膏等材料上喷涂制成低熔点模具。2024/7/21111（7）铅及铅合金丝 铅具有很好的防X射线辐射的性能，在原子能工业中广泛用于防辐射涂层。含锑和铜的铅合金丝材料的涂层具有耐磨和耐蚀等特性，用于轴承、轴瓦和其他滑动摩擦部件的耐磨涂层。但涂层较疏松，用于耐腐蚀时需经封闭处理。由于铅蒸气对人体危害较大，喷涂时应加强防护措施。2024/7/21112（8）铜及铜合金丝铜主要用于电器开关的导电涂层、塑料和水泥等建筑表面的装饰涂层；黄铜涂层则用于修复磨损及超差的工件，如修补有铸造砂眼、气孔的黄铜铸件，也可作装饰涂层。黄铜中加入质量分数为1左右的锡，可改善耐海水腐蚀性能。铝青铜的强度比一般黄铜高，耐海水、硫酸和盐酸的腐蚀，有良好的耐磨性和抗腐蚀疲劳性能，采用电弧喷涂时与基体结合强度高，可作为打底涂层，常用于水泵叶片、气闸活门、活塞及轴瓦等的喷涂。磷青铜涂层比其他青铜涂层更为致密，有良好的耐磨性，可用来修复轴类和轴承等的磨损部位，也可用于美术工艺品的装饰涂层。2024/7/21113（9）镍及镍合金丝蒙乃尔合金对氨水、海水、照相用药剂、酚醛、甲酚、汽油、矿物油、酒精、碳酸盐水溶液及熔盐、脂肪酸以及其他有机酸的耐蚀性优良，对硫酸、醋酸、磷酸和干燥氯气等介质的耐蚀性较好；但对盐酸、硝酸、铬酸等介质不耐蚀。常用于水泵轴、活塞轴、耐蚀容器的喷涂。2024/7/2111480Ni20Cr在高温下几乎不氧化，是最好的耐热耐蚀材料，常用于高温耐腐蚀涂层。镍铬耐热合金丝涂层致密，与母材金属的结合性好，常用于A12O3、ZrO2等陶瓷涂层的打底层，但不能用于硫化氢、亚硫酸气体以及硝酸和盐酸介质中。2024/7/21115（10）复合喷涂丝用机械方法将两种或更多种材料复合压制成喷涂线材称复合喷涂丝。不锈钢、镍、铝等组成的复合喷涂丝，利用镍、铝的放热反应使涂层与多种基体（母材）金属结合牢固，而且因复合了多种强化元素，改善了涂层的综合性能，涂层致密，喷涂参数易于控制，便于火焰喷涂。因此，它是目前正在扩大使用的喷涂材料，主要用于油泵转子、轴承、汽缸衬里和机械导轨表面的喷涂，也可用于碳钢和耐蚀钢磨损件的修补。2024/7/21116（二）热喷涂粉末粉末材料可分为:金属及合金粉末、陶瓷材料粉末和复合材料粉末。1金属及合金粉末 （1）喷涂合金粉末。又称冷喷合金粉末，这种粉末不需或不能进行重熔处理。按其用途分为打底层粉末和工作层粉末。打底层粉末用来增加涂层与基体的结合强度；工作层粉末保证涂层具有所要求的使用性能。放热型自粘结复合粉末是最常用的打底层粉末。工作层粉末熔点要低，具有较高的伸长率，以避免涂层开裂。氧-乙炔焰喷涂工作层粉末，最常用的是镍包铝复合粉末与自熔性合金的混合粉末。2024/7/21117（2）喷熔合金粉末又称自熔性合金粉末因合金中加入了强烈的脱氧元素如 Si、B等，在重熔过程中它们优先与合金粉末中氧和工件表面的氧化物作用，生成低熔点的硼硅酸盐覆盖在表面，防止液态金属氧化，改善对基体的润湿能力，起到良好的自熔剂作用，所以称之为自熔性合金粉末。喷熔用的自熔性合金粉末有镍基、钴基、铁基及碳化钨等四种系列。2024/7/211182陶瓷材料粉末陶瓷属高温无机材料，是金属氧化物、碳化物、硼化物、硅化物等的总称，其硬度高，熔点高，但脆性大。常用的陶瓷粉末有：2024/7/21119(1)氧化物它是使用最广泛的高温材料。氧化物陶瓷粉末涂层与其他耐热材料涂层相比，绝缘性能好，热导率低，高温强度高，特别适合作热屏蔽和电绝缘涂层。(2)碳化物它包括碳化钨、碳化铬、碳化硅等，很少单独使用，往往采用钴包碳化钨或镍包碳化钨，以防止喷涂时产生严重失碳现象。为保证涂层质量，须严格控制喷涂工艺参数，或在含碳的保护气氛中喷涂。碳化钨是一种超硬耐磨材料，由于温度和均匀度等因数，其组织及性能很难达到烧结碳化钨硬质合金的性能。碳化铬、碳化硅也可用作耐磨或耐热涂层。2024/7/211203复合材料粉末复合材料粉末是由两种或更多种金属和非金属（陶瓷、塑料、非金属矿物）固体粉末混合而成。其特点是：（1）复合粉的粉粒是非均相体，在热喷涂作用下形成广泛的材料组合，从而使涂层具有多功能性。2024/7/21121（2）复合材料之间在喷涂时可发生某些希望的有利反应，改善喷涂工艺，提高涂层质量（例如，可制成放热型复合粉，使涂层与基体除机械结合外，还有冶金结合，提高涂层结合强度）。（3）包覆型复合粉的外壳，在喷涂时可对核心物质提供保护，使其免于氧化和受热分解。4塑料塑料具有良好的防粘、低摩擦系数和特殊的物理化学性能。2024/7/21122热喷涂装置和设备 1）氧一乙炔焰喷涂装置 喷枪主要由两部分组成：产生火焰的氧、乙炔供给系统和喷涂粉末供给系统。2024/7/211232024/7/21124爆炸喷涂 爆炸喷涂是氧一乙炔焰喷涂技术中最复杂的一种方法。它是将一定量的粉末注人喷枪的的同时，引人一定量的氧一乙炔混合气体，将混合气体点燃引爆产生高温（可达3300），使粉末加热到高塑性或熔融状态，以每秒48次的频率高速（可达700ms760ms）射向工件表面，形成高结合强度和高致密度的涂层。2024/7/211252024/7/211262）等离子弧喷涂原理等离子喷涂是利用等离子焰流，即非转移等离子弧作热源，将喷涂材料加热到熔融或高塑性状态，在高速等离子焰流引导下高速撞击工件表面，并沉积在经过粗糙处理的工件表面形成很薄的涂层。涂层与母材的结合主要是机械结合。2024/7/211272）等离子弧喷涂原理2024/7/211282024/7/211292024/7/21130等离子焰温度高达1000以上，可喷涂几乎所有固态工程材料，包括各种金属和合金、陶瓷、非金属矿物及复合粉末材料等。等离子焰流速达1000ms以上，喷出的粉粒速度可达180ms600ms，得到的涂层致密性和结合强度均比火焰喷涂及电弧喷涂高。2024/7/21131七、热喷涂涂层后处理和涂层性能的检验（一）热喷涂涂层后处理 热喷涂后，工件因温升不高，一般可直接空冷。对于细长、薄壁等零件，为防止变形，可采取缓冷方法。涂层应尽快进行后处理。如镍基或钻基自熔性粉末喷涂后，应在10501300进行熔融处理；较小的工件可在氢保护气氛炉内加热熔融。有的涂层在喷涂后可迅速加热到规定的温度，保温15min，然后在静止空气中冷却。涂层表面需封闭的工件应在喷涂后立即进行。根据工件使用状态选择涂层封闭剂.常用封闭剂有：高熔点蜡类，耐蚀、减摩的不溶于润滑油的合成树脂，如烘干酚醛、环氧、环氧酚醛、水解乙基硅酸盐等。2024/7/21132（二）热喷涂涂层性能的一般检验 在生产现场，常采用简便方法对涂层进行初步质量检验。用肉眼观察涂层是否均匀，有无明显隆起现象，表面粗糙度是否符合要求等。检验涂层与基体结合力时，可用钢棒轻敲涂层和未喷涂的工件表面，如发出的声音相似，则涂层与基体结合力好；声音低沉则不好。涂层表面微裂纹的检查，可在有一定温度的工件表面上涂乙醇或石油醚，在熔剂蒸发的数秒钟内，若看到涂层表面有暗色线条则表明涂层有微裂纹存在。2024/7/21133热喷涂与其它工艺的对比2024/7/21134135第五节第五节 电火花表面涂敷电火花表面涂敷1 1、电火花表面涂敷、电火花表面涂敷 是通过火花放电的作用，把作为电极的导电材料熔渗进金属工件的表层，从而形成合金化的表面强化层，使工件表面的物理、化学性能和机械特性得到改善的处理方法。目前，该工艺在模具、刀具和机械零件的强化与修复方面得到较为广泛的应用。1362 2、电火花表面涂敷的原理、电火花表面涂敷的原理 电火花表面涂敷的基本原理是储能电源通过电极以10Hz1000Hz的频率在电极与工件之间产生火花放电，在10s5s到100s6s内电极与工件接触的部位达到800025000的高温，使放电能量在时间和空间上高度集中，同时由于放电的热作用、电磁力作用和机械作用而产生极大的放电作用力，将熔化化的电极材料扩散到工件表面，这就是所谓的电蚀现象。电极材料与工件材料产生冶金结合形成强化层 图7.10 强化层组成示意图基材热影响区扩散层白亮层137工、模具及机械零部件工、模具及机械零部件电火花强化处理后的效果电火花强化处理后的效果高速钢刀具高速钢刀具冲不锈钢的模具冲不锈钢的模具260mm铸铁轧辊铸铁轧辊45钢锻模钢锻模寿命一般提高寿命一般提高1-3倍倍刃口刃磨寿命提高刃口刃磨寿命提高6倍倍轧制寿命提高两倍，成本低，能源消轧制寿命提高两倍，成本低，能源消耗下降耗下降使用寿命提高使用寿命提高0.5-2倍倍3 3、机械零件电火花表面强化的应用实例、机械零件电火花表面强化的应用实例138第六节第六节 熔结熔结一、一、熔结熔结 将涂层熔化、凝结于金属表面，冷凝后形成与基体具有冶金结合的表面层。通常把这种表面冶金强化法简称为“熔结”。二、二、两种方法：两种方法：一步法：直接喷焊；如，自熔性合金喷焊；两步法：先喷后熔；如，氧乙炔火焰喷焊，激光重熔；真空熔结。真空熔结：是在一定真空条件下迅速加热金属表面的涂层，使之熔融并润湿基体表面，通过扩散互溶而在界 面形成一条狭窄的互溶区，然后涂层与互溶区一起 冷凝结晶，实现涂层与基体之间的冶金结合。139第七节第七节 热浸镀热浸镀一、一、热浸镀热浸镀 热浸镀简称热镀。将一种基体金属浸在熔融态的另一种低熔点金属中，在其表面形成一层金属保护膜的方法。热浸镀层金属一般为锌（熔点锌（熔点锌（熔点锌（熔点419.5419.5419.5419.5）、铝（熔点）、铝（熔点）、铝（熔点）、铝（熔点658.7658.7658.7658.7）、锡（）、锡（）、锡（）、锡（231.9231.9231.9231.9）、铅（熔点）、铅（熔点）、铅（熔点）、铅（熔点327.4327.4327.4327.4）。钢铁是最广泛使用的基体材料，铸铁以及铜等金属也有采用热浸镀工艺的。140二、二、热浸镀工艺热浸镀工艺 基本过程：前处理热浸镀后处理按前处理不同，可分为：熔剂法 保护气体还原法 两大类。熔剂法主要用于钢管、钢丝和零件的热浸镀；而保护气体还原法通常用于钢板的热浸镀：森吉米尔法森吉米尔法。特点：将钢材连续退火与热浸镀连在同一生产线上。141三、三、热浸镀锌热浸镀锌1 1、热浸镀锌原理、热浸镀锌原理 镀锌层形成过程：铁基表面被锌液溶解形成铁锌合金相层；合金层中的锌原子进一步向基体扩散，形成锌铁固溶体；合金层表面包络一薄锌层。热浸锌层和基体结合强度高，有一定的韧性、硬度和耐磨性。当锌的腐蚀产物ZnO、Zn(OH)2及ZnCO3转化为ZnO3Zn(OH)膜(厚度0.01mm左右)时，比锌层的钝化膜有更好的化学稳定性，耐蚀性好。锌层具有阴极保护作用，基体铁受到保护。1422 2、热浸镀锌钢材的性能与应用热浸镀锌钢材的性能与应用 热浸镀锌层的性能主要是耐蚀性。锌在大气中，开始时腐蚀较快，但很快生成一层保护膜，使腐蚀速率显著减慢。在镀锌层没有破坏的情况下，它和其它隔离性防蚀层一样，可以起到隔离作用。当锌层发生破坏并显出铁点时，锌作为铁锌电池的阳极被溶解，与铁组成电池后仍起着牺牲阳极的保护作用。143四、四、热浸镀铝热浸镀铝1 1、特点特点 铝的熔点是660，故镀铝溶液的温度高于热镀锌的温度，并且对工件表面的净化要求高。工件热镀铝后表面易被污染或形成氧化铝膜条纹，因此，热镀铝比热镀锌要复杂。钢板热镀铝通常也用森吉米尔法生产，工序与锌相似。2 2、性能和应用性能和应用 热镀铝工艺较为复杂，但镀铝钢板与镀锌钢板相比，具有下列优点：在海洋、工业、潮湿等条件下，耐蚀性更好。此外还有良好的耐硫化物腐蚀的性能；优良的耐热性。致密的氧化膜可以阻止镀层进一步氧化，因此镀铝钢板可在500长期使用；良好的热反射性；无毒。144第八节第八节 搪瓷涂敷一、概念一、概念1 1、搪瓷：、搪瓷：是将玻璃质瓷釉涂敷在金属基体表面，经过高温烧结，瓷釉与金属之间发生物理化学反应而牢固结合，在整体上有金属的力学强度，表面有玻璃的耐蚀、耐热、耐磨、易洁和装饰等特性的一种涂层材料。它主要用于钢板、铸铁、铝制品等表面，应用广泛。2 2、瓷釉瓷釉 是将一定组成的玻璃料块与添加物一起进行粉碎混合制成釉浆，然后涂烧在金属表面上而形成的涂层。3 3、釉浆、釉浆 将玻璃料块加入到球磨机，再加入球磨添加物，如陶土、膨润土、电解质和着色氧化物、最后再加水，经过充分球磨后就制得釉浆。145二、二、瓷釉基本成分玻璃料瓷釉基本成分玻璃料 搪瓷都是根据具体应用而设计得，故玻璃料的差别往往较大。一般瓷釉主要由四类氧化物组成：RO2型如，SiO2,TiO2,ZrO2等；R2O3型如，B2O3,Al2O3等；RO型如，BaO,CaO,ZnO等；R2O型如，Na2O,K2O,LiO等146第九节第九节 陶瓷涂层陶瓷涂层1 1、陶瓷涂层陶瓷涂层 是以氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、氮化物、金属陶瓷和其他无机物为原料，用各种方法涂覆在金属等基材表面而使之具有耐热、耐蚀、耐磨以及某些光、电等特性的一类涂层。2 2、陶瓷涂层工艺方法陶瓷涂层工艺方法 熔烧如，釉浆法 热喷涂法火焰喷涂；爆炸喷涂（Detonation spraying）；等离子体喷涂。CVD法；低温烘烤法：是将涂层原料预先混合，再与无机粘结剂或有机粘结剂及稀释剂 等一起球磨成涂料，用喷涂、浸涂或刷涂等方法涂覆在工件表面，然后自然干燥或在300以下低温烘烤成涂层。以热喷涂陶瓷涂层应用最广泛。以热喷涂陶瓷涂层应用最广泛。147第十节第十节 塑料涂敷（又称涂塑或喷塑）塑料涂敷（又称涂塑或喷塑）一、一、塑料粉末分类塑料粉末分类1 1、热固性粉末不能再重熔热固性粉末不能再重熔 主要有环氧树脂系、聚质系、丙稀酸树脂系等，这些树脂能与固化剂交联后成为大分子网状结构，从而得到不溶、不熔的坚韧而牢固的保护涂层，适宜于性能要求较高的防腐性或装饰性的器材表面。2 2、热塑性粉末可以重熔热塑性粉末可以重熔 主要由热塑性合成树脂，如，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、氟碳树脂等，作为主要成膜物质。这种涂料经过熔化、流平，在水或空气中冷却即可固化成膜，配方中不加固化剂。148二、二、塑料粉末涂敷方法塑料粉末涂敷方法1、静电喷涂法、静电喷涂法 利用高压静电电晕电场，在喷枪头部金属上接高压负电，被涂金属工件接地形成正极，两者之间施加30kV90kV的直流高压，形成较强的静电场。当塑料粉末从储粉筒经输粉管送到喷枪的导流杯时，导流杯上的高压负极产生电晕放电，由密集电荷使粉末带上负电荷，然后粉末在静电和压缩空气的作用下飞向工件（正极）。将附着在工件表面的粉末层加热到一定温度，使之熔融流平并固化后形成均匀、连续、瓶平滑的涂层。2 2、流动浸塑法流动浸塑法3 3、其它涂敷方法、其它涂敷方法 静电流浸法、挤压涂覆法、粉末火焰喷涂法、空气喷涂法等 149三、三、塑料涂敷的优点及前景塑料涂敷的优点及前景粉末涂料的优点优点在于：无溶剂的挥发扩散，降低了大气污染公害；由于粉末涂料可回收使用，涂料利用率可接近100%;涂装一次可获得较厚的涂层，简化了工艺；边角的覆盖率优良；涂层性能优良；缺点缺点：更换涂料颜色、品种比普通涂料麻烦；