模具钢热喷涂技术的原理、特点及工艺流程

热喷涂技术的基本原理：

1.热喷涂的基本过程：

（1）加热、加速、熔化（颗粒状）。

（2）雾化（10~100微米），然后加速——形成高速粒子流。

（3）熔化和半熔化的高速颗粒流撞击基体，变形凝固，形成涂层

2.涂层与基体的结合强度

（1）机械结合：可见高速颗粒——冲击——颗粒微变形——咬合，表面粗糙化有利于结合强度的提高。

（2）金属键结合：当粒子到达离基底表面的原子距离时，就会发生金属键结合。——理论上确实存在，但实际作用不大。

（3）微扩散连接：高速、高温、熔化或半熔化的颗粒撞击基体表面，会引起界面的微小扩散，增加结合力。但是这个结合力贡献不大，因为衬底温度只有200℃左右。

机械结合——主要是金属结合——非常小的微扩散结合——非常小，一般来说，热喷涂涂层的结合强度较低！只有其母体材料的5-30%。

（4）冶金结合：

Ni-ai粉未在T=660℃时，通过自身反应放热，在基体表面形成治金结合，结合力更好。尤其是中间过渡层！总之，热喷涂涂层具有结合力，但工艺简单

3.热喷涂涂层的一些常见缺陷及预防措施；

①涂层剥落：

原因：冷却时，涂层与基体收缩不一致，导致涂层产生拉应力。当结合强度低于涂层的拉伸应力时，涂层就会剥落。

措施：工件表面——清洁和粗糙喷涂颗粒——速度1，T↑。

工件预热——镀膜应力，镀膜保护点——在工件边缘预设一个小凹槽，或者堆焊一周。②。裂缝：

原因：同上，当涂层中的拉应力小于膜基的结合强度但大于涂层的抗拉强度时，涂层开裂。措施：每次喷，薄而均匀（<0.15MM）。太厚，收缩应力1涂层T不宜过高，否则收缩应力111（矛盾！由于T↓，结合力！，涂层容易剥落。）预热，缓冷，收缩应力！③孔隙性：

原因：孔隙率：2~20%。——是喷涂的难题之一。

措施：↓粉T，全熔更好——但受力是垂直喷涂——实际上不可能。

4.热喷涂技术的特点

（1）可在各种基体上制备各种材料的涂层：金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料均可作为热喷涂材料；几乎所有的固体材料都可以用作热喷涂的基底，（2）基板温度低：基板温度一般在30°℃-200℃℃之间，所以变形小。

（3）操作灵活：可喷涂各种规格和形状的物体，特别适合大面积涂装，可在野外使用。

（4）涂层厚度范围宽：可制备几十微米到几毫米的涂层。

（5）喷涂效率高，成本低：生产效率每小时几公斤到几十公斤

（6）局限性：主要体现在三个方面：热效率低，材料利用率低，浪费大，涂层与基体结合强度低。然而，热喷涂技术以其独特的优势得到了广泛的应用。