火焰噴涂法是以氧—燃料氣體火焰作為熱源,將噴涂材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài),并高速噴涂到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基體表面上,從而形成具有一定性能的涂層工藝。
燃料氣體包括乙炔(燃燒溫度3260℃)、氫氣(燃燒溫度2871℃)、液化石油氣(燃燒溫度約2500℃)和丙烷(燃燒溫度達(dá)3100℃)。乙炔和氧結(jié)合能產(chǎn)生最高的火焰溫度。火焰噴涂按噴涂材料的形狀分為線材噴涂、棒材噴涂和粉末噴涂三種。
線材火焰噴涂
線材及棒材火焰噴涂是采用氧—乙炔火焰作為熱源,材料為線材或板材的熱噴涂方法,棒材噴涂原理與線材大致相同,線材從噴槍中心孔送出,氧和燃燒氣體混合,燃燒形成的火焰將線材熔化,周圍的壓縮空氣再將熔化了的金屬霧化成微滴,噴射到基材表面,沉積成涂層。對(duì)噴涂材料的加熱熔化和霧化是通過(guò)線材火焰噴槍實(shí)現(xiàn)的,噴壓縮空氣,乙炔和氧化混合后在噴嘴出口外產(chǎn)生燃燒火焰。噴槍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)送絲滾輪帶動(dòng)線材連續(xù)地通過(guò)噴嘴中心孔送入火焰,在火焰中被加熱熔化。壓縮空氣通過(guò)空氣帽呈錐形的高速氣流,使熔化的材料從線材端部脫離,并霧化成細(xì)微的顆粒,在火焰及氣流的推動(dòng)下,噴射到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基材表面形成涂層。為適應(yīng)不同走私和不同材質(zhì)的線材。采用不同的噴嘴和空氣帽,并調(diào)節(jié)送絲速度。在特殊場(chǎng)合下,也采用惰性氣體作霧化氣流。
線材端部進(jìn)入火焰后被加熱熔化,在單位時(shí)間里熔化金屬的量取決于火焰功率。線材端部被熔化狀態(tài)取決于火焰和材料的性質(zhì)。在氯化焰的情況下,鋼絲、黃銅絲、青銅絲熔化末端一般為變鈍了的圓錐形;鉬絲、鋁絲的鋅絲呈針形。噴嘴結(jié)構(gòu)不當(dāng)或出現(xiàn)故障會(huì)改變?nèi)刍饘俳z末端的形狀。壓縮空氣使熔化的金屬脫離的霧化,從霧化區(qū)出來(lái)的粒子,到離噴嘴5~30mm距離,隨同氣流被加速。粒子飛行速度一般是60~250m/s,隨著離噴嘴距離和走私的增加,飛行速度降低。
粒子的尺寸取決于燃燒時(shí)形成的氣體壓力、線材輸送速度、噴嘴結(jié)構(gòu)及霧化空氣壓力。在噴涂鋼和銅時(shí),全部粒子中約50%尺寸是50~100μm,約35%低于50μm,15%在100μm以上接近400μm。噴涂鋅、鋁時(shí),30%粒子尺寸是50μm,70%小于50μm。飛行的粒子,如鋼、銅,具有球形的熔粒形狀,鋅、鋁粒子呈不規(guī)則的形狀。
線材火焰噴涂操作簡(jiǎn)單,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低,主要應(yīng)用在以下幾個(gè)領(lǐng)域。
①在機(jī)械零部件上噴涂不銹鋼、鎳鉻合金及有色金屬等,制備防腐蝕涂層,或在大型鋼鐵構(gòu)件上噴涂鋅、鋁或鋅鋁合金,制備長(zhǎng)效防護(hù)涂層。
②在機(jī)械零件上噴涂碳鋼、鉻鋼、鋁等,用于恢復(fù)尺寸并賦予零件表面以良好的耐磨性;在活塞環(huán)、同步環(huán)上噴鉬;在軸瓦上噴涂銅合金、巴氏合金等制備耐磨涂層。
③在要求抗高溫氧化的零部件和容器上噴鋁,在經(jīng)擴(kuò)散處理,制備抗高溫氧化涂層;在絕緣體上噴銅,制備導(dǎo)電涂層。
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