等離(lí)子噴塗參數的選擇

等離(lí)子噴塗的主要特點 等離(lí)子噴塗除了具有和其他噴塗方法一(yī)樣的零件尺寸不受限制、基體(tǐ)材質廣泛、加工(gōng)餘量小(xiǎo)、可噴塗強化普通基材零件表面等優點外(wài)，還具備以下(xià)優點： （1）基體(tǐ)受熱小(xiǎo)、零件不變形，不改變熱處理狀态。 由于噴塗時零件不帶電(diàn)，基體(tǐ)金屬不熔化，所以盡管等離(lí)子焰流的溫度較高，但能量非常集中(zhōng)，等離(lí)子弧的軸向溫度梯度很大(dà)，一(yī)般零件溫升不超過200℃，則零件不會發生(shēng)變形，這對于薄壁件、細長杆以及一(yī)些精密零件的修複十分(fēn)有利。由于在200℃以下(xià)基體(tǐ)金屬的熱處理性質不會發生(shēng)變化，可以對一(yī)些高強度鋼材實施噴塗。 （2）能夠噴塗的材料廣泛，塗層的種類多。 由于等離(lí)子焰流的溫度高，可以将各種噴塗材料加熱到熔融狀态，因而可供等離(lí)子噴塗使用的材料非常廣泛，從而也可以得到多種性能的噴塗層，如耐磨塗層，隔熱塗層、抗高溫氧化塗層、絕緣塗層等等。就塗層的廣泛性來說，氧-乙炔焰噴塗、電(diàn)弧噴塗、高頻(pín)感應噴塗和爆炸噴塗都不及等離(lí)子噴塗。 （3）工(gōng)藝穩定，塗層質量高。 等離(lí)子噴塗的各工(gōng)藝參數都可定量控制，工(gōng)藝穩定，塗層再現性好。在等離(lí)子噴塗中(zhōng)，熔融狀态粒子的飛行速度可達180～480m/s甚至更高，遠比氧-乙炔焰粉末噴塗時的粒子飛行速度45～120m/s高。熔融微粒在和零件碰撞時變形充分(fēn)，塗層緻密，與基體(tǐ)的結合強度高。等離(lí)子噴塗層與基體(tǐ)金屬的法向結合強度通常爲30～70MPa，而氧-乙炔焰噴塗一(yī)般爲5～20MPa。由于等離(lí)子噴塗時可以通過改換氣體(tǐ)來控制氣氛，因而塗層中(zhōng)的氧含量或氮含量可以大(dà)大(dà)減少。 等離(lí)子噴塗工(gōng)藝參數主要有電(diàn)弧功率、送粉量、氣體(tǐ)流量和噴塗距離(lí)以及噴槍移動速度，基體(tǐ)金屬的溫度等。 1 送粉量及電(diàn)功率 送粉量及電(diàn)功率這兩個工(gōng)藝參數是噴塗過程中(zhōng)最主要的參數，又(yòu)是需要經常變動的參數，而且這兩個參數是互相聯系的，在确定這兩個工(gōng)藝參數時，重點是保證二者的恰當匹配。送粉量和功率恰當匹配指的是對于由一(yī)定牌号一(yī)定粒度組成的粉末，在不同的送粉量下(xià)，應當施加不同的電(diàn)功率，通過調整氫氣流量來保證所需的工(gōng)作電(diàn)壓和射流的熱焓，通過調整電(diàn)流的大(dà)小(xiǎo)調節輸入功率。當送粉量不變時，如果電(diàn)功率過小(xiǎo)，則粉末熔化不良，塗層中(zhōng)夾雜(zá)的生(shēng)粉多，粉末撞擊工(gōng)件時變形不充分(fēn)，并有較多的粉末彈跳損失，沉積效率低，塗層質量下(xià)降。反之若電(diàn)功率過大(dà)，雖然粉末的熔化和撞擊變形良好，但粉末受熱氧化燒蝕嚴重，塗層中(zhōng)夾着較多的煙塵，熔化粒子飛濺嚴重，同樣會使沉積效率降低，塗層質量下(xià)降。因此，對于一(yī)定牌号一(yī)定粒度組成的粉末，送粉量的大(dà)小(xiǎo)和電(diàn)功率值要相适應。生(shēng)産中(zhōng)确定送粉量和電(diàn)功率最佳匹配的方法是采用噴塗沉積效率試驗，一(yī)般取沉積效率曲線中(zhōng)最高點處的電(diàn)功率值爲最佳值。 2 噴塗距離(lí) 粉末在等離(lí)子焰流中(zhōng)加熱和加速都需要一(yī)段時間，因此應有一(yī)個合适的噴塗距離(lí)，噴塗距離(lí)過近，會因粉末加熱不良，撞擊變形不充分(fēn)而影響塗層質量，還會使零件受等離(lí)子焰流的影響而嚴重氧化，同時也會使基體(tǐ)溫升過高，造成熱變形。噴塗距離(lí)過遠又(yòu)會使已經加熱到熔融狀态的粉末在與零件接觸時冷了下(xià)來，飛行速度也開(kāi)始降低，同樣影響塗層質量，噴塗效率會明顯降低。 3 主氣、二次氣及送粉氣的流量 通入噴槍用于壓縮電(diàn)弧并發生(shēng)電(diàn)離(lí)的氣體(tǐ)稱爲主氣，等離(lí)子噴塗常用Ar氣等作爲主氣，爲了提高等離(lí)子弧的熱焓常在離(lí)子氣中(zhōng)加入N2、H2，稱之爲二次氣或次級氣，用于帶動粉末的氣體(tǐ)稱爲送粉氣。主氣的流量，是重要的工(gōng)藝參數之一(yī)，它直接影響到等離(lí)子焰流的熱焓和流速，繼而影響噴塗效率和塗層孔隙率等，氣流量過大(dà)或過小(xiǎo)均會導緻噴塗效率的降低和塗層孔隙率的增加。氣流量過大(dà)，離(lí)子濃度減少，過量的氣體(tǐ)會冷卻等離(lí)子的焰流，使熱焓和溫度下(xià)降，不利于粉末的加熱，粉末熔化不均勻，使噴塗效率降低，塗層組織疏松，孔隙率增加；反之氣流量太小(xiǎo)，會使噴槍工(gōng)作電(diàn)壓下(xià)降，使焰流軟弱無力，并容易引起噴嘴燒蝕。送粉氣的流量對塗層質量的影響也很大(dà)，對外(wài)送粉噴槍而言送粉氣對塗層質量的影響尤其嚴重，送粉氣流量過小(xiǎo)會使粉末難以到達焰流中(zhōng)心，過大(dà)則會使粉末穿過射流中(zhōng)心，産生(shēng)嚴重的“邊界效應”，緻使塗層疏松，結合強度降低。 4．噴槍移動速度 噴槍移動速度對塗層質量和噴塗效率的影響在一(yī)定的範圍内并不明顯。在一(yī)定送粉量下(xià)噴槍移動速度或噴槍與工(gōng)件的相對速度的慢(màn)與快，意味着單位時間内，噴槍掃過工(gōng)件面積的多少或每次噴塗層的厚度，所以調節噴槍的移動速度實際上是控制每次噴塗層的厚度。每次噴塗的厚度不宜太厚。一(yī)般情況下(xià)，每次噴塗的塗層厚度不要超過0.25mm，對于要求噴塗厚度爲0.25mm的塗層，也應以兩次或多次噴成爲好。此外(wài)噴槍移動速度對工(gōng)件的溫升也有影響，爲不使基體(tǐ)局部溫升過高而造成熱變形或熱應力過大(dà)，也希望在保證覆蓋的前提下(xià)，選用較快的噴槍移動速度。 5．基體(tǐ)金屬的溫度 基體(tǐ)金屬的溫度是噴塗工(gōng)藝一(yī)項重要的參數。多數工(gōng)件在噴塗前，需進行一(yī)定的預熱，目的是爲了去(qù)除濕氣，并使表面活化，有利于塗層與基體(tǐ)的結合，以及控制基體(tǐ)相對塗層的熱膨脹。對于一(yī)些薄壁件，可減小(xiǎo)噴塗後冷卻時由于零件和塗層的收縮不一(yī)緻而造成的應力，從而有利于塗層與基體(tǐ)的結合。噴塗前預熱還可以使零件在噴塗後的抗疲勞強度下(xià)降量減少。但是當金屬零件的預熱溫度超過200℃時，零件表面開(kāi)始出嚴重的氧化膜，導緻塗層的結合強度顯著下(xià)降。一(yī)般況下(xià)預熱溫度爲100~150℃，在噴塗WC-Co粉末時，爲減少碳的燒損，基體(tǐ)應保持更低溫度。 文章轉自微信公衆号：熱噴塗與再制造