水冷壁防磨之超音速火焰噴涂工藝流程資料

超音速火焰噴涂工藝流程：

施工前的準備工作、表面預處理、噴涂、噴涂后處理四個主要步驟： 

一） 準備工作：

在編制工藝前首先應該了解被噴涂工件的實際狀況和技術要求來進行分析：

1、確定涂層的厚度。一般來講，噴涂后必須進行機械加工，因此涂層厚度就要預留加工余量，同時還要考慮到噴涂時的熱脹冷縮等。

2、涂層材料的確定。 選擇依據是涂層材料應該滿足被噴涂工件的材料， 配合要求， 技術要求及工作條件等， 分別選擇結合層與工作層材料。

3、確定參數：壓力，粉末粒度，噴槍與工件的相對運動速度。

二）工件表面的預處理

表面制備，是保證涂層與基體結合強度的重要工序

1、凹切處理，表面存在疲勞層和局部嚴重拉傷的溝痕時，在強度允許的前提下可以進行車削處理，為熱噴涂提供容納的空間。

2、表面清理，清除油污，鐵銹，漆層等，使工件表面潔凈，油污油漆可以用溶劑清洗劑除去。如果油漬已經滲入基體材料，可以用火焰加熱除去，對銹層可以進行酸浸，機械打磨或噴砂除去。

3、表面粗化，目的是為了增強涂層與基體的結合力，消除應力效應，常用的有噴砂、開槽、車螺紋、拉毛。A ：噴砂是最常用的，砂料可以選擇石英砂、氧化鋁砂、冷硬鐵砂等。砂料以鋒利堅硬為好，必須清潔干燥，有尖銳棱角。其尺寸，空氣壓力的大小，噴砂角度、距離和時間應該根據具體情況確定。

B ：開槽、車螺紋、輥花。對軸、套類零件表面的粗化處理，可采用開槽、車螺蚊處理，槽與螺紋表面粗糙度以 RA6.3 — 12.5  為宜，加工過程中不加冷卻液與滋潤劑， 也可以在表面滾花紋， 但避免出現尖角。

C：硬度較高的工件可以進行電火花拉毛進行粗化處理，但薄涂層工件應慎用。電火花拉毛法是將細的鎳絲或鋁絲作為電極，在電弧的作用下，電極材料與基體表面局部熔合，產生粗糙的表面。表面粗化后呈現的新鮮表面，應該防止污染，嚴禁用手觸摸，保存在清潔，干燥的環境中，粗化后盡快噴涂，一般噴涂時間不超過二個小時。

4、非噴涂部位的保護

噴涂表面附近的非噴涂需要加以保護，可以用耐熱的玻璃布或石棉而屏蔽起來。必要時按零件開關制作相應的夾具保護，但是要注意夾具材料要有一定的強度，且不能使用低熔點的合金，以免污染涂層。對于基體表面上的鍵槽、油孔等不允許噴涂的部位，可以用石墨塊或粉筆堵平或略高于表面。噴后清除時，注意要要碰傷涂層，棱角要倒鈍。

三）噴涂工藝及參數

（1 ）粉末特性：

目前粉末供應商提供了品種繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工藝方法的不同而表現出較大的差異。粉末特性包括：粉末粒度分布、顆粒形狀、表面粗糙度等。

對 ZB-2700 設備來說，適宜的粉末粒度為： 15 μm-40 μm 。

（ 2 ）氧- 燃氣流量和比例

噴涂的焰流溫度及特性取決于氧 - 燃氣流量和混合比例。噴涂時，首先應按照設備的規定要求確定氧氣和燃氣的流量，以保證噴槍焰流達到設計的功率水平。實際生產過程中有多種因素可導致氧 - 燃氣比例的波動， 而氧- 燃氣比例對確定最終的涂層組織十分重要 .

理論上，丙烷完全燃燒要求氧與丙烷的比例為 5 ∶1（C3H8+5O2=4H2O+3CO2 ），這一燃燒比例產生的  是中性焰（即，燃燒時氧與燃氣分子全部耗盡） 。若燃氣比例下降，焰流中未消耗盡的氧分子將產生 “氧化 ” 氣氛，導致熔融粉末粒子的過度氧化，涂層中氧化物含量增多。混合氣中燃氣過多會產生低溫貧氧的火焰，所得涂層中未熔粒子和孔洞增多，而氧化物含量降低。事實上，中性焰是不存在的，在高溫，燃燒過程不是完全可逆的，反應物與反應產物以熱平衡和化學平衡方式共存。

ZB-2700 型超音速火焰噴涂系統，當氧 - 燃氣比例在 4.2-5.6 之間時，可獲得高性能的涂層。

（ 3 ）噴涂距離：

ZB-2700 型超音速火焰噴涂系統，當粉末粒子在距噴槍出口 100mm 以內即已達到了其較高溫度，隨著噴距的增加粒子溫度逐漸降低，在 100-230mm 范圍內，粒子溫度大約降低了 60 ℃，其降低幅度并不大，粒子仍可保持約 1775  ℃的高溫； 而粒子速度在距噴槍出口大約 190mm 內是一個逐漸加速的過程， 在距噴槍出口 190-200mm 左右達到 580m/s 以上的較高速度，在 170-230mm 噴距上，粒子速度基本維持在580m/s 以上。 考慮到高溫焰流對基體傳熱的不利影響， 噴距在可能的情況下應盡量增大， 故對 ZB-2700型超音速火焰噴涂系統來說，適宜的噴距應為： 190-230mm 。

 與其它噴涂工藝相比，噴涂噴距的可調整范圍是比較大的，這得益于粒子的高速度。較大的噴距可調范圍對實際生產十分有利，因為可以根據工件的形狀、大小、涂層厚度等要求選擇適宜的噴距，以得到綜合性能較好的涂層。

（ 4 ）送粉量：

對任何熱噴涂工藝來說，送粉量都是影響涂層性能的一個重要參數。某種粉末在某一具體的噴涂工藝條件下，都對應有一適宜的送粉量范圍。

若送粉量過小，可能的不利影響有：

1 ）被噴涂粉末過熔，粉末燒損，煙霧大，易污染涂層。

2 ）每一遍噴涂不能完全覆蓋其掃過的路徑，造成涂層孔隙率增大。

3 ）延長了噴涂時間易造成工件過熱涂層開裂和生產成本的增大。

若送粉量過大，可能的不利影響有：

1 ）粉末熔化不充分，涂層結合強度降低，孔隙率增大。

2 ）涂層應力增大，導致涂層開裂。

3 ）粉末沉積率下降，生產成本提高。

使用 ZB 系統，噴涂 WC-Co  涂層時，當送粉量在 38-60g/min 之間變化時，涂層孔隙率在 0.55 —1.2%之間，顯微硬度在 HV1000-1300, 粉末沉積率為 40-50% ，涂層性能優。噴涂 CrC-NiCr 涂層時：當送粉量在 27-45g/min 之間變化時，可獲得令人滿意的涂層質量。

四）噴涂后處理

封孔，機械加工等工序。

涂層的孔隙率約占體積的百分之五，而且有的孔隙可由表及里。零件為摩擦副時，可在噴后趁熱將零件放在潤滑油中，利用孔隙儲油有利于潤滑。但對于隨液壓的零件，孔隙而容易產生泄露，對于噴涂后，應該用封孔劑進行封孔處理。

對封孔劑要求：浸透性好，耐化學作用，不溶解，不變質。在工作溫度下性能穩定，能增強涂層性能，常用的有石蠟，環氧，酚醛等。

當噴涂后的尺寸精度與表面粗糙度不能滿足要求時，需要對其進行機械加工，可采用車削或磨削加工。

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