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粉末火焰喷涂的原理和工艺技术

返回列表 浏览人次：0 发布时间：2021-01-25

粉状火焰涂装以氧乙炔火焰为热源，粉状涂装为涂装材料。该技术是继火焰涂装之后的新涂装方法，设备简单，涂装材料多样，是目前国内应用广泛的热涂装技术。

一、喷雾原则。
粉末火焰喷涂是用粉末火焰喷枪。氧气和乙炔分别通过虹吸气头引入喷枪，混合后在喷嘴出口产生燃烧火焰。通过气流产生的负压作用，将粉斗中的粉末抽出，粉末从喷嘴中心随气流向火焰喷出，加热或软化，火焰流向工件表面喷出熔粒，形成涂层。为了提高颗粒的飞行速度，有些喷枪有压缩空气喷嘴，通过压缩空气对颗粒施加额外的推力。
粉体在受热过程中从表层熔入核心，而熔融后的表层在表面张力的作用下会趋于球形，没有粉体颗粒再被破碎的雾化过程。所以粉末粒子的大小在一定程度上决定着涂层中变形粒子的尺寸和表面粗糙度。火药在被焰流加热和加速的过程中，由于火药在焰流中的位置不同，火药的受热度也不同，有的火药熔化或半熔化，有的火药只是软化或半软化。这种方法与线材火焰喷涂熔融雾化工艺有很大不同，使粉末火焰喷涂涂层的粘结强度和致密性普遍低于线材火焰喷涂。

二、设备
粉状火焰喷涂装置的构成与线状火焰喷涂相似，也是由氧乙炔喷涂系统、压缩空气喷涂系统、喷枪等组成。最大的不同在于喷枪。当喷射枪不需要压缩空气时，系统就不需要给它供气。对于枪机外送粉料，需增加送粉器。
火药火焰喷涂枪种类较多，国内有代表性的有：上海生产的QT-E-7/h和QT-E2000-7h两种，成都生产的CP-3000亚音速喷涂枪，美国Metco公司生产的5P和6P两种。尽管不同类型的喷枪结构有所不同，但基本都由火焰燃烧系统和给粉系统两部分组成。
3000型亚音速喷枪是一种以氧-乙炔火焰为热源，以压缩空气为送粉气、加速气和冷却气的高速高效粉末喷射枪。其独特的螺旋混气和喷吸式进气结构，可以显著提高焰流燃烧效率和功率。通过选择不同的喷嘴组件，喷射枪可以分别喷射出性能优良的碳化物涂层和高熔点材料氧化铝、氧化锆涂层。

三、涂料和工艺技术特点
1.涂层的结构特征。氧化乙炔火焰喷涂粉末，涂层组织也呈层状结构，涂层中含有氧化物、孔隙和少量不完全变形粒子。涂料和基材之间属于机械结合。喷涂材料、喷涂工艺对涂层孔隙率及结合强度有较大的影响，一般为5~20%，结合强度为10~30MPa。
2.工艺特性。氧-乙炔火焰粉末喷涂技术是目前应用广泛的喷涂技术，具有以下特点：
设备简单，操作方便，造价低廉，便于现场施工。
喷涂工艺简单、易掌握、应用为广泛。
3.喷涂材料广泛，可喷涂多种金属、合金、复合粉末、陶瓷、塑料等材料。
4.是孔隙率较大，残余应力较低，可以喷涂成厚层。

四、主要过程参数
一、热源参数。在加工过程中，应正确使用和控制火焰的特性，即在预热和喷粉时，应采用中性或微碳化焰，以避免工件表面和粉末上出现氧气。一般而言，粉末火焰喷涂主要依靠火焰加速喷射颗粒。在大流量氧—乙炔条件下，烟气流场功率大，喷射粒子飞行速度高，涂层结合强度高，致密度大；
二、喷雾距离。枪口与工件喷涂面的距离一般控制在150-200毫米之间，具体数值根据枪口的型号、功率大小及火焰直立度长度确定，合适距离是将合金粉在火焰中加热状态最好的最亮部位对准工件表面。
三、基质温度。工件在喷涂时应先预热，钢件预热温度在80-120℃之间，喷涂时工件整体温度不应超过250℃。

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