目录 1
第1章 概论 1
1．热喷涂定义及原理 1
1.1 定义 1
1.2 原理 1
1.2.1 喷涂基本过程及涂层形成原理 2
1.2.2 涂层结构 3
1.2.3 涂层结合机理 3
1.2.4 涂层残余应力 5
2．热喷涂分类 6
3．热喷涂材料概述 7
3.1 特点及要求 7
5．电弧喷涂 4 9
3.2 材料的形态和分类 9
4.1 特点 13
4.1.1 优点 13
4.1.2 局限性 13
4.2 应用领域 13
4．热喷涂特点及应用领域 13
4.2.1 制备涂层的领域 15
4.2.2 应用领域 15
5．热喷涂技术发展概况 15
1.1 气体燃烧火焰 18
1.1.1 燃烧原理 18
1．热源概述 18
第2章 热喷涂方法及设备 18
1.1.2 火焰的形貌、构成及性质 19
1.2 电弧 20
1.2.1 电弧原理 20
1.2.2 喷涂用电弧 22
1.3.2 电弧压缩原理 23
1.3.1 等离子体概念 23
1.3 等离子弧 23
1.3.3 等离子弧的形式 24
1.3.4 等离子弧特点 25
2.1.1 喷涂原理 27
2.1 原理 27
2．线材及棒材火焰喷涂 27
2.1.2 熔化-雾化过程 28
2.2 涂层特性 29
2.2.1 涂层结构 29
2.2.2 涂层特性 29
2.3 设备 30
2.3.1 设备组成 30
2.3.2 氧气及乙炔供给系统 30
2.3.3 压缩空气供给系统 31
2.3.4 喷枪 34
2.4 特点及应用 36
2.4.1 特点 36
2.4.2 应用 37
3.1.2 熔化过程 38
3.1 原理 38
3．粉末火焰喷涂 38
3.1.1 喷涂原理 38
3.3 设备 39
3.3.1 设备组成 39
3.3.2 SPH—E型两用枪 39
3.2 涂层特性 39
3.3.3 SPH—E2000型喷涂枪 41
4.1.1 喷涂过程 43
4.1 原理 43
4．粉末火焰喷焊 43
3.4 特点及应用 43
4.2 涂层特性 44
4.2.1 组织结构 44
4.2.2 喷焊层特性 44
4.3 设备 44
4.3.1 设备组成 44
4.1.2 重熔过程 44
4.3.2 喷焊枪 45
4.3.3 重熔枪 48
4.4 特点及应用 48
5.1.1 喷涂原理 49
5.1 原理 49
5.1.2 熔化-雾化过程 50
5.2 涂层特性 51
5.3 设备 52
5.3.1 电源 52
5.3.2 喷枪 54
5.4 特点及应用 56
5.4.1 特点 56
5.4.2 应用 57
6．等离子喷涂 57
6.1 气稳等离子喷涂 57
6.1.1 原理 57
6.1.2 等离子射流的温度和速度 58
6.1.3 喷涂粒子的速度和温度 60
6.1.4 涂层特性 63
6.1.5 特点及应用 63
6.2 气稳等离子喷涂设备 63
6.2.1 设备组成 63
6.2.2 整流电源 63
6.2.5 供水装置 63
6.2.3 控制柜 65
6.2.4 送粉器 67
6.3 喷枪 69
6.3.1 喷枪结构 69
6.3.2 喷嘴 70
2.3 喷砂的安全操作 71
6.4 真空等离子喷涂 73
6.4.1 原理 73
6.3.4 气流结构 73
6.3.3 电极 73
6.4.2 特点应用 76
6.5 水稳等离子喷涂 76
6.5.1 原理 76
6.5.2 特点及应用 78
7．等离子弧喷焊 78
7.1 原理 79
7.2 喷焊层特性 80
7.3.2 整流电源 82
7.3.1 设备组成 82
7.3 设备 82
7.3.3 喷焊主电路及高频振荡器 83
7.3.4 控制柜 85
7.3.5 送粉器 86
7.3.6 喷枪 88
8．爆炸喷涂 90
8.1 燃气重复爆炸喷涂 90
8.1.1 原理 90
8.1.2 特点 91
8.2 线爆喷涂 91
9.1.1 原理 92
9.1 超音速粉末火焰喷涂 92
8.2.1 原理 92
9．超音速喷涂 92
8.2.2 特点 92
9.1.2 特点 94
9.2 超音速等离子喷涂 95
9.2.1 原理 95
9.2.2 特点 96
10．其它热喷涂方法 96
10.1 高频喷涂 96
10.2 激光喷涂与喷焊 97
1.1 概述 100
1.2 净化处理 100
1．表面预处理 100
第3章 涂层制备工艺 100
1.2.2 碱液清洗 101
1.2.1 溶剂清洗 101
1.2.3 加热脱脂 102
1.2.4 喷砂净化 102
1.3 粗化处理 102
1.3.1 作用 102
1.3.2 方法分类 103
1.4 喷砂粗化 103
1.4.1 射吸式喷砂 103
1.4.2 压力式喷砂 104
1.4.3 离心式喷砂 106
1.4.4 喷砂用磨料 106
1.4.5 喷砂工艺参数 107
1.5.1 原理 108
1.4.6 喷砂质量要求与控制 108
1.5 电拉毛粗化 108
1.5.2 拉毛工艺及质量控制 109
1.6 机械加工粗化 109
1.6.1 下切 110
1.6.2 车毛螺纹 110
1.6.3 车构槽-滚花 110
1.6.4 平面开槽 111
1.7 粘结底层 112
1.8 粗化后的清理与保护 114
1.9 喷涂表面的合理设计 115
2.2 热源参数 116
2.2.1 热源参数的影响与制约 116
2.1 概述 116
2.1.2 主要工艺参数项目 116
2.1.1 喷涂工艺的特点 116
2．喷涂工艺 116
2.2.2 火焰喷涂热源参数 118
2.2.3 电弧喷涂热源参数 118
2.2.4 等离子喷涂热源参数 118
2.2.5 等离子喷焊热源参数 119
2.3 喷涂材料供给参数 119
2.3.1 送丝速度 119
2.5.1 喷涂距离 120
2.3.2 送粉速率及送粉气流量 120
2.4 雾化参数 120
2.5 操作参数 120
2.5.2 喷涂角度 121
2.5.3 喷枪和工件移动速度 121
3．工件温度控制 122
3.1 工件温度控制作用 122
3.2 工件温度控制措施 123
3.2.1 预热 123
3.2.2 控制喷枪移动速度 123
3.2.3 辅助吹风冷却 123
4.1 喷涂气氛的影响 124
3.2.4 间歇式喷涂 124
4．喷涂气氛控制 124
4.2.3 保护气氛罩喷涂 125
5．涂层后处理 125
4.2 喷涂气氛控制的方法 125
4.2.1 真空室喷涂 125
4.2.2 气氛压力室喷涂 125
5.1 涂层封孔处理 126
5.1.1 封孔作用 126
5.1.2 封孔剂 126
5.1.3 封孔剂的选择 126
5.2 涂层重熔处理 129
5.2.1 炉内重熔 129
5.2.2 感应重熔 129
5.3.4 热等静压处理 130
5.3 其它后处理 130
5.3.2 扩散处理 130
5.3.3 浸渗处理 130
5.3.1 机械处理 130
5.4 涂层精加工 131
5.4.1 涂层机械加工特点 131
5.4.2 切削刀具 131
5.4.3 刀具几何参数的选择 132
5.4.4 切削工艺 133
5.4.5 涂层磨削加工 134
5.4.6 涂层砂带磨和抛光 135
第4章 涂层性能检测 136
1．涂层性能评定 136
2.1 涂层拉伸强度 138
2.1.1 试样及试验装置 138
2．涂层结合强度测定 138
2.2 涂层剪切强度 139
2.1.2 拉伸试验 139
2.3 涂层弯曲强度 140
2.4 涂层压缩强度 141
2.5 涂层杯突试验 141
3．涂层密度与气孔率测定 142
3.1 涂层密度测定 142
3.2 涂层气孔率测定 143
3.2.1 直接秤量法 143
3.2.2 金相检查法 143
4．涂层硬度测定 144
4.1 涂层硬度的特殊性 144
4.2 涂层宏观硬度的测定 144
5．涂层金相检验 145
5.1 试样制备 146
5.2 涂层组织结构分析 146
5.3 结合面状况分析 148
5.4 气孔分析 149
5.5 氧化物夹杂分析 149
6．涂层耐磨损试验 151
6.1 磨料磨损试验 151
6.1.1 干砂／橡胶轮磨料磨损试验 151
6.1.2 销盘式固定磨料磨损试验 152
6.2 吹砂试验 152
6.3 摩擦磨损试验 153
7．涂层耐腐蚀试验 155
7.1 盐雾试验 155
7.2 湿热试验 155
7.3 二氧化硫标准试验 156
7.4 浸泡腐蚀试验 156
8．涂层耐热试验 156
8.2 隔热试验 157
8.1 抗空气氧化性能试验 157
8.3 热寿命试验 158
8.4 抗热震试验 158
第5章 钢铁长效防护喷涂锌、钼及其合金涂层 159
1．涂层防护原理及特点 159
1.1 涂层电极电位 159
1.2 涂层的阴极保护原理 160
1.3 涂层的耐蚀性 161
1.4 复合涂层的耐蚀性 161
2．防护涂层的设计 162
2.1 涂层设计原则及内容 162
2.2 喷锌涂层 163
2.2.1 特点 163
2.2.2 涂层厚度的选择 164
2.3 喷铝涂层 164
2.3.1 特点 164
2.3.2 涂层厚度的选择 165
2.4.1 特点 166
2.4 锌铝合金涂层 166
2.4.2 涂层厚度的选择 167
2.5 铝镁合金涂层 167
2.6 复合涂层 168
3．涂层制备工艺 168
3.1 喷涂方法及工艺通则 168
3.2 施工及涂层质量要求 168
3.3 施工工艺 170
3.3.1 表面预处理 170
3.3.2 线材火焰喷涂 170
3.3.3 电弧喷涂 170
3.3.4 涂层封闭 170
4．涂层耐腐蚀试验 172
4.1 试验室腐蚀试验 172
4.2 涂层长期曝露试验 174
4.2.1 国外试验结果 175
4.2.2 国内曝露试验 175
5．应用 176
5.1 国内应用实例 176
5.2 电弧喷锌、喷铝 177
第6章 机械零部件耐蚀耐磨金属喷涂 180
1．概述 180
1.1 技术经济效益及特点 180
1.2 涂层设计 181
2．碳钢涂层 181
2.1 碳钢喷涂线材 182
2.2 涂层制备工艺 182
2.2.1 工艺过程 182
2.2.2 工件下切及预处理 182
2.2.3 喷涂 183
2.2.4 渗油处理及涂层加工 184
2.3.1 涂层收缩率 185
2.3.2 涂层密度及宏观硬度 185
2.3.3 涂层结合强度 185
2.3.4 涂层摩擦特性 185
2.3 涂层性能 185
3．不锈钢及镍铬合金涂层 186
3.1 不锈钢涂层 186
3.1.1 喷涂材料及涂层特点 186
3.1.2 涂层制备工艺 187
3.1.3 应用 188
3.2 镍铬合金涂层 188
3.2.1 80-20镍铬合金涂层 188
4.1.2 铝青铜 189
4.1.1 纯铜 189
4.1 铜及铜合金涂层 189
4．有色金属涂层 189
3.2.2 用于锅炉管防护的镍铬合金涂层 189
4.2 锡、铅及合金涂层 191
4.2.1 锡及锡锌合金 191
4.2.2 铅 191
4.1.3 磷青铜 191
4.1.4 黄铜及海军黄铜 191
4.2.3 巴氏合金 192
4.3 镍及蒙乃尔合金涂层 192
4.3.1 镍 192
4.3.2 蒙乃尔合金 192
5．钼及钼复合材料涂层 193
5.1 钼的特性 193
5.2 火焰喷钼 193
5.2.1 工艺特点 193
5.2.2 气体参数对涂层特性的影响 194
5.2.3 操作参数对涂层特性的影响 194
5.2.5 涂层摩擦特性 195
5.2.6 应用 195
5.2.4 涂层特性 195
5.3 等离子与电弧喷钼 197
5.3.1 等离子喷钼涂层 197
5.3.2 电弧喷钼涂层 197
5.4 钼-合金复合材料涂层 197
5.4.1 Mo-NiCrBSi复合材料涂层 198
5.4.2 钼-铁合金复合材料涂层 198
6．自粘结材料涂层 198
6.1 镍铝复合材料涂层 199
6.1.1 镍铝复合材料 199
6.1.2 涂层制备工艺 199
6.2 不锈钢自粘结材料涂层 200
6.1.3 涂层特性 200
6.3 其它自粘结材料涂层 201
6.3.1 自粘结铝-青铜涂层 201
6.3.2 自粘结碳钢涂层 201
第7章 自熔性合金喷焊 203
1．自熔性合金 203
1.1 B、Si元素在合金中的作用 203
1.1.1 降低合金熔点 203
1.1.2 脱氧 203
1.1.3 造渣 204
1.1.4 扩大合金固、液相温度区间 204
1.1.5 提高合金硬度、耐磨性和脆性 204
1.1.6 影响耐蚀性 205
1.2 对合金粉末性能的要求 205
1.3.1 合金中主要元素的作用 206
1.3 镍基自熔性合金 206
1.3.2 Ni-Cc-B-Si系 210
1.3.3 Ni-B-Si系 210
1.3.4 Ni-Cr-B-Si-C系 211
1.3.5 Ni-Cr-B-Si＋碳化物系 211
1.4 钴基自熔性合金 211
1.5 铁基自熔性合金 212
1.5.1 火焰喷焊铁基自熔性合金 212
1.5.2 不锈钢型铁基自熔性合金 213
1.5.3 高铬铸铁型铁基自熔性合金 214
2．氧乙炔火焰喷焊工艺 214
2.1 工艺特点及基材的适应性 214
2.1.1 工艺特点 214
2.1.2 基材对喷焊的适应性 215
2.2.2 涂层尺寸计算 216
2.2.1 工件预处理 216
2.2 喷焊前的工作 216
2.3.1 工艺程序 217
2.3.2 工艺控制要点 217
2.2.3 粉末准备 217
2.3 一步法喷焊工艺 217
2.2.4 设备准备 217
2.4 二步法喷焊工艺 218
2.4.1 工艺程序 218
2.4.2 喷涂 218
2.4.3 重熔 219
2.4.4 工件温度控制 220
2.4.5 工件冷却 221
2.5 喷焊层常见缺陷及预防 221
3．等离子弧喷焊工艺 223
3.1 主要工艺指标 223
3.2 主要工艺参数 224
3.2.1 转移弧电压和电流 224
3.2.3 喷焊速度与送粉量 225
3.2.2 非转移弧电流 225
3.2.4 焊枪摆幅和摆动频率 226
3.2.5 离子气和送粉气流量 227
3.2.6 喷焊距离 227
3.3 喷焊工艺 227
3.3.1 工件预处理和喷焊层厚度设计 227
3.3.2 工艺动作程序和控制方式的选择 229
3.3.3 焊前的准备工作 230
3.3.4 工艺参数的预选 232
3.3.5 转移弧工作电流及熄弧衰减速率的控制 233
3.3.6 工件预热和焊后处理 233
3.4.1 双弧 234
3.4 工艺故障分析及预防 234
3.4.2 结珠（滴珠） 235
3.4.3 爬弧 236
3.4.4 转移弧不稳定 236
3.5 喷焊层常见缺陷分析及预防 236
4．应用 237
4.1 氧乙炔火焰喷焊工艺的应用 237
4.2 等离子喷焊工艺的应用 242
第8章 陶瓷及金属陶瓷喷涂 243
1．陶瓷喷涂材料 243
1.1 概述 243
1.2 金属氧化物 243
1.2.1 一般特性 243
1.2.2 氧化铝 248
1.2.3 氧化钛 248
1.2.6 氧化锆 249
1.2.4 氧化铝-氧化钛 249
1.2.5 氧化铬 249
1.3 碳化物 250
1.3.1 碳化钨 251
1.3.2 易熔碳化钨 251
1.3.3 碳化铬 251
2．金属陶瓷复合材料 252
2.1 氧化物金属陶瓷 252
2.2 碳化物金属陶瓷 252
2.2.1 WC-Co烧结粉末 253
2.2.2 WC-NiCrBSi熔炼粉末 253
2.2.3 Ni-WC包覆粉末 253
2.2.4 WC-金属团聚粉末 253
3.1.3 过渡层 254
3.1.2 粘结层 254
3.1 涂层设计 254
3.1.1 制备陶瓷涂层的工艺特点 254
3．陶瓷涂层制备工艺 254
3.2 火焰喷涂工艺 255
3.3 等离子喷涂工艺 255
3.3.1 等离子喷涂过程的重要参数 256
3.3.2 热源参数 257
3.3.3 粉末输送参数 257
4.1.1 耐粘着磨损涂层 258
4．涂层选择及应用 258
4.1 耐磨损涂层 258
3.3.4 喷枪运行参数 258
4.1.2 耐磨粒磨损涂层 259
4.1.3 耐纤维和丝线磨损涂层 260
4.1.4 耐微振磨损涂层 261
4.1.5 耐冲蚀涂层 261
4.2.3 热障涂层 262
4.2 耐热和抗氧化涂层 262
4.2.2 耐高温冲蚀涂层 262
4.2.1 抗氧化气氛涂层 262
4.2.4 耐熔融金属涂层 264
4.3 耐化学腐蚀涂层 264
4.4 应用实例 264
第9章 热喷涂安全技术 265
1．操作过程中的危害因素 265
1.1 燃爆危险 265
1.1.1 乙炔燃爆 265
1.1.2 回火燃爆 266
1.1.3 金属粉尘燃爆 266
1.2 有害气体及粉尘 266
1.2.1 臭氧 266
1.3.2 弧光 267
1.3.1 噪音 267
1.2.3 粉尘 267
1.2.2 氮氧化物 267
1.3 噪音及弧光 267
1.4 灼伤及触电危险 268
2．安全操作 268
2.1 气体使用安全 268
2.1.1 氧气瓶的使用 268
2.1.2 乙炔瓶的使用 269
2.1.3 乙炔发生器的使用 269
2.1.4 回火防止器的使用 269
2.2 空气压缩机及空气净化装置的安全操作 270
2.2.1 空压机及空气净化装置的使用 270
2.2.2 气管的使用 270
2.4 火焰喷涂的安全操作 271
2.4.1 喷枪的安全操作 271
2.4.3 喷枪回火的处理方法 272
2.4.2 喷涂的安全操作 272
2.5 电弧喷涂和等离子喷涂的安全操作 273
2.6 高空喷涂的安全措施 273
3．有害气体、噪音和粉尘的污染治理 274
3.1 屏蔽系统 274
3.2 通风除尘系统 274
4．人身安全 274
4.1 人体的保护 274
4.1.1 眼睛的保护 274
4.1.2 呼吸系统的保护 275
4.1.3 听力的保护 275
4.1.4 身体的防护 275
4.2 操作人员培训 275
参考文献 276