影响热喷涂层的质量因素

影响热喷涂层的质量因素很多，与喷涂喷熔种类有关。实践证明，只要严格执行工艺操作规程，注意下列工艺因素，涂层质量就可以得到保证。

(1)工件表面的准备

①凹切  凹切是指为提供容纳热喷涂层的空间在基体材料或零件上车掉或磨掉的尺寸。当轴的磨损不平时，为省工省料，可分步凹切，轴端头的确方法处理。

②清理  清理即清除油污、铁锈、漆层，使工件表面洁净。四氯化碳除油效果较好，不会在零件上残留下薄膜，但四氯化碳对人体有害，操作时要谨慎。火焰烘烤除油适合于多孔状铸件的清理，其中，氧一乙炔焰烘烤除油最常用。有时为除油至净，需反复多次烘烤除油才能获得满意效果。值得注意的是，加热除油后工件表面往往生有氧化皮、锈蚀之类的硬沉积物，所以，除油后工件表面一定要用喷砂或砂纸打光才行。

③表面粗化  常用的粗化方法有喷砂、开槽、车螺纹、滚花等，这些方法可单用或并用。喷砂可用多角铁丸或氧化铝砂。喷砂后应尽快热喷涂，一般间隔不得超过2h，活性材料不得超过0.5h，在这段时间内零件应置于清洁干燥的环境中。值得注意的是，喷砂用压缩空气必须清洁。

开槽、车螺纹、滚花等粗化方法以Ra6.3～1 2.5μ m为宜，机加工过程不加润滑剂和冷却液。硬度较高的工件表面可用电火花拉毛机进行粗化。的1、2接法电流最小，适用于细螺纹；1、4接法电流最大，适用于粗螺纹。拉毛时，将镍丝在螺纹上面先作纵向移动，使整个表面全部拉毛，然后在轴的两端、键槽和油孔的边缘用点触方法再拉毛一遍。对薄涂层工件慎用此法。

直接喷钼也是一种粗化方法。此法不削弱原工件的强度，可以多次喷涂，但钼丝昂贵，且不能与紫铜、黄铜、青铜、镀铬层和氮化钢等基体表面相结合。

④非喷涂部位的屏蔽保护  保护零件的非喷涂部位的方法通常有以下几种。

a．胶带保护  胶带由不燃的玻璃布或铝销涂以耐热胶制成。该胶必须保证在喷涂的高温下流淌、不污染工件。胶带保护法适用于形状复杂、制作夹具进行保护困难的工件。

b．化合物保护  该化合物一般为流体状态，便于涂刷，并且事后还应容易除掉。常用的有硅油溶剂、有机硅树脂、水玻璃等。

c．机械保护  即用屏蔽材料(玻璃布和石棉布等)将非喷涂部位遮蔽起来。有必要时，应按零件形状制作相应夹具进行保护，注意夹具材料要有一定强度，且不得使用低熔点合金，以免污染涂层。有油孔、键槽的工件，喷涂前要将油孔及键槽用石墨块镶堵，镶键堵孔一般至平即可，也可高出基面1．5ram左右。

总之，工件表面的制备必须认真对待。擦伤和疲劳层必须除掉，油污锈蚀务必除净，此外还要进行相应的粗化处理，才能保证热喷涂质量。喷涂比喷熔的工件表面制备要严格些，才能获得满意的效果。

(2)热喷涂的工艺参数

热喷涂按其种类不同，工艺参数也不同，但它们的共同点有以下几个。

①热源  火焰喷涂中，基本不用丙烷、天然气、氢气等作为燃气，因为这些燃气与氧燃烧时火焰温度很低，达不到应有的火焰能率，从而喷射粒子的速度满足不了工艺需要。氧一乙炔焰喷涂时，使用氧与乙炔比例约为1：1的中性焰，温度约为3100℃，氧化焰最高温度可达3317℃，但很少达此温度；电弧喷涂最高温度为5538～6649℃；等离子喷涂最高温度为11093℃。可见对快速加热和提高粒子传送速度来说，等离子喷涂最佳、电弧喷涂居次、氧一乙炔焰喷涂最差。

②喷涂材料  电弧喷涂和火焰喷涂时，喷涂材料金属丝直径与热源功率要匹配，以获得最佳涂层。粉末火焰喷涂和等离子喷涂时，对粉末粒度的大小、载气的流量及粉末传送速度都有要求。火焰喷涂时，粉末粒度以不同大小充分混合均匀分布的使用效果最佳。否则，粒子太细，其在飞行过程中速度骤减，沉积效率和涂层密度都较低；粒子太大，则要求较多的热量和较长的加热时间，因而影响喷涂功率和载气的流量。送粉气体(载气)的流量以把粉末送人火焰中心为适度。载气流量小，则粉末透过火焰中心落下流失；载气流量大，则粉末送不到火焰中心就飞溅散失。

③喷涂距离  喷枪到工件的距离直接影响喷涂粒子和基体撞击时的速度和温度。火焰喷涂的喷涂距离一般为100-200mm；等离子喷涂取50-1OOmm；电弧喷涂为l80-200mm。

④喷涂角度  喷涂角度即喷射流锥面的中心与基体被喷表面之间的夹角。喷涂角度以90°为最佳，但无论如何，喷涂角度不得小于45°，否则会产生阴影效应。

⑤喷涂的面速度  面速度即基体表面与喷枪的相对速度，一般取3.5～100m／min。喷涂操作中，为防止产生局部热点和表面氧化，应采用较高的面速度。面速度的控制宜自动或半自动化，或喷枪移动或基体移动。大面积喷涂时，每个行程的宽度要充分搭叠，以保证喷涂层的平坦。

⑥预热温度  大多数情况下，喷涂前都应对工件喷涂部位稍加预热，旨在除掉基体表面的潮气，降低涂层收缩应力，避免涂层产生裂纹。预热往往用氧一乙炔焰的中性焰或轻微碳化焰进行，温度控制在70-150℃，最高不得超过270℃。

⑦冷却  为防止过热和较大变形，在喷涂全过程中，基体的整体温度应保持在70～80℃以下。为此，方法有三：控制喷涂面速度；增加冷却介质(如冷却空气流)；间歇喷涂，但间歇时间不得太长。