影响涂层质量的工艺参数有哪些？
发布时间: 2019-01-07作者：baile100浏览量：
影响涂层质量的工艺参数有哪些？
在等粒子弧喷涂过程中,影响涂层质量的工艺参数很多,主要有:基体金属的温度、喷涂距离、主气及送粉气的流量、送粉量及电功率、喷枪移动速度等。
1)基体金属的温度。在等离子弧喷涂过程中,涂层与基体表面之间的温度差比较大,使涂层产生收缩应力。涂层收缩应力易于造成 涂层的开裂和剥落。因此,对基体金属预热可以减小涂层收缩应力, 提高涂层的疲劳强度,去除潮气并使基体表面活化。对铁基合金还可 促进碳化物析出,提高耐磨性。对基体选用较高的预热温度,虽然可 以降低由于基体表面与涂层材料的热膨胀系数的不同所造成的收缩应 力。但是,对基体选用过高的预热温度,将会引起基体表面的氧化 而影响到涂层与基体表面的结合强度,有时甚至造成基体材料组织的 变化。因此,合理地选用和控制预热温度是很重要的,一般对基体表 面的预热温度控制在200℃以下。在等离子弧喷涂过程中,仍需要对基体金属的温度进行控制,此 时可以采取控制喷涂距离、间歇喷涂法,在零件的适当部位用压缩空 气冷却等方法。
2)喷涂距离和喷涂角。喷枪到工件的距离直接影响到等离子焰 流与等离子粉末的热量传递、基体金属的氧化、等离子弧喷涂粉末与 基体的结合强度、喷涂效率和涂层的气隙率。等离子焰流与等离子粉 末的热量传递和动量传递是在等离子粉末的飞行过程中完成的,若喷 涂距离过近,会因粉末加热不良,在涂层中撞击变形不充分而影响结合强度。另外,喷涂距离过近,等离子焰流对基体加热作用增强,使 基体温升过高,不仅造成热变形,而且使零件易于被氧化,影响涂层 质量。喷涂距离过远,会使已经加热到熔融状态的粉末在与零件接触 时已经受到冷却,飞行速度也开始降低,粉末与涂层的撞击不充分, 影响涂层与基体的结合强度,喷涂效率也会明显降低。 喷涂角指的是焰流轴线与被喷涂工件表面之间的角度。该角小于 45时,由于“阴影效应”的影响,涂层结构会恶化形成空穴,导致涂层疏松。一般在45°-909范围内选择,最佳角度为90。
3)工作气体的流量和送粉气体的流量。工作气体主要用于形成等离子体。气体流量大小直接影响等离子焰流的热焰和流速,从而影 响喷涂效率、涂层气孔率和结合力等。流量过高,则气体会从等离子 射流中带走有用的热,并使喷涂粒子的速度升高,减少了喷涂粒子在 等离子火焰中的“滞留”时间,导致粒子达不到变形所必要的半熔 化或塑性状态,结果是涂层粘接强度、密度和硬度都较差,沉积速率也会显著降低。相反,则会使电弧电压值不适当,并大大降低喷射粒子的速度。极端情况下,会引起喷涂材料过热,造成喷涂材料过度熔化或汽化,引起熔融的粉末粒子在喷嘴或粉末喷口聚集,然后以较大球状沉积到涂层中,形成大的空穴
送粉气体流量也是很重要的一个参数,它必须与工作气体相适应,以免出现相互干扰的现象。若两者配合不当,将会堵塞喷嘴,严重时会烧坏喷嘴和阴极。
4)送粉量及电功率。送粉量及电功率是等离子弧喷涂中最主要的参数,又是需要经常变动的参数。这两个参数既相互独立,又相互联系。在确定这两个工艺参数时,重点是保证两者的恰当匹配。
在送粉量一定的情况下,电弧功率太高,电弧温度升高,更多的
体将转变成为等离子体。在大功率、低工作气体流量的情况下,几乎全部工作气体都转变为活性等粒子流,等粒子火焰温度也很高。这可能使一些喷涂材料汽化并引起涂层成分改变,喷涂材料的蒸气在基体与涂层之间或涂层的叠层之间凝聚引起粘接不良,此外还可能使喷 嘴和电极烧蚀。而电弧功率太低,则得到部分离子气体和温度较低的 等离子火焰,又会引起粒子加热不足,涂层的粘结强度、硬度和沉积效率较低。
送粉量必须与输入功率相适应,过大则会出现生粉(未熔化),导致喷涂效率降低;过低则粉末氧化严重,并造成基体过热。送料位置也会影响涂层结构和喷涂效率,一般来说,粉末必须送至焰心才能使粉末获得最好的加热和最高的速度。
5)喷枪移动速度。喷枪的移动速度应保证涂层平坦,不出现喷 涂脊背的痕迹,也就是说,每个行程的宽度之间应充分搭叠。在满足 上述要求前提下,喷涂操作时,一般采用较高的喷枪移动速度。这样 可防止产生局部热点和表面氧化。
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