电泳技术

高速火焰喷涂主要工艺参数以ＤＪ型高速火焰喷涂系统为例，介绍工艺参数对涂层性能的影响。（１）粉末特性目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒形状、表面粗糙度等。图２１７为两种不同制粉工艺生产的ＷＣ／１２Ｃｏ粉末的扫描电镜照片，粉末１为团聚烧结制得，粉末２为直接烧结制得。虽然粉末成分相同，但由于制粉工艺不同，其形貌存在较大差异：粉末１为球状颗粒，表面粗糙多孔；粉末２为不规则块状颗粒，表面较光滑。两种粉末粒度基本相同，约为１７～４５μｍ。研究表明：团聚烧结法生产的碳化物粉末，其粒度均匀、形状规则（接近球形）、表面粗糙多孔、流动性好。该类型粉末用ＤＪ２７００设备喷涂，其涂层性能明显优于其他类

高速火焰喷涂涂层和工艺特点高速火焰喷涂工艺因其鲜明的特点：超高的焰流速度和相对较低的温度，使其涂层性能和喷涂工艺具有许多特点：１）火焰及喷涂粒子速度高。火焰速度达到１８００ｍ／ｓ以上，粒子速度达４００～６５０ｍ／ｓ。２）粉粒受热均匀。喷涂粉粒沿轴向或径向注入燃烧室，使粉末在火焰中停留时间相对较长，熔融充分，产生集中的喷射束流。３）粉粒与周围大气接触时间短，粉末粒子飞行速度高，和周围大气接触时间短，很少与大气发生反应，喷涂材料中活泼元素烧损少。这对碳化物材料尤为有利，可避免分解和脱碳。４）喷涂粉末细微，涂层光滑。用于高速火焰喷涂的粉末粒度一般为１０～４５μｍ，属于细粒度粉末。同时喷涂粒子速度高，熔融充分，形成涂层时变形充分，使得涂层表面粗糙度小。５）涂

高速火焰喷涂设备构成高速火焰喷涂设备一般由喷枪、送粉器、控制系统、喷枪冷却系统、气体供应系统五部分构成。目前我国在用的高速火焰喷涂设备绝大部分是进口的，使用最多的型号为：ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ公司的ＤＪ２７００和Ｐｒａｘａｉｒ公司的ＪＰ５０００，ＪＰ５０００是原ＨｏｂａｒｔＴａｆａ公司研制成功的，后该公司并入了Ｐｒａｘａｉｒ公司。这两种设备在国外应用也最为广泛，代表了当今世界高速火焰喷涂技术的发展水平。（１）ＰｒａｘａｉｒＪＰ５０００型图２１５为ＪＰ５０００型高速火焰喷涂设备构成示意图。该设备以煤油作为燃料，其特点是燃烧室压力高（＞１０６Ｐａ），功率大、焰流出口速度高（２１００ｍ／ｓ）；粉末由燃烧嘴低压区沿径向注入，使得粉末受热均匀、充分。相比其他工艺，其适宜喷涂的粉末粒

高速火焰喷涂高速火焰喷涂国内习惯上称为超声速火焰喷涂，它的英文缩写为ＨＶＯＦ（ＨｉｇｈＶｅｌｏｃｉｔｙＯｘｙｇｅｎＦｕｅｌ的首写字母）。高速火焰喷涂是在爆炸喷涂的基础上发展起来的一项新的热喷涂技术，是在２０世纪８０年代初期，由美国Ｂｒｏｗｎｉｎｇ公司最先研制成功，并推出名为ＪＥＴＫＯＴＥ的商用喷涂设备。高速火焰喷涂技术一经问世，就以其超高的焰流速度和相对较低的温度，在喷涂金属碳化物和金属合金等材料方面显现出了明显优势。在世界各大热喷涂公司的积极推动下，该技术发展很快，目前高速火焰喷涂技术在喷涂金属碳化物、金属合金等方面，已逐步取代了等离子喷涂和其他喷涂工艺，成为热喷涂的一项重要工艺方法。高速火焰喷涂原理高速火焰喷涂是将助燃气体与燃烧气体在燃烧室中连续燃烧，燃

粉末火焰喷涂主要工艺参数（１）热源参数加工过程中，要正确使用和控制火焰的性能，即预热和喷粉时，要使用中性焰或微碳化焰，以避免工件表面和粉末的氧化。一般粉末火焰喷涂大多依靠火焰来加速喷射粒子。当采用较大流量的氧乙炔时，焰流的功率大、强度高，喷射粒子的飞行速度就高，所制备的涂层具有高的结合强度和致密度。（２）喷涂距离喷枪与工件喷涂面的距离一般控制在１５０～２００ｍｍ，具体值应根据喷枪的型号、功率大小和火焰的挺直度长短而定。最佳距离是将合金粉末在火焰中受热状态最好的、最明亮部位对在工件表面上。（３）基体温度喷涂时应先对工件进行预热，钢质零件预热温度为８０～１２０℃。喷涂过程中，零件整体温度不应超过２５０℃。

涂层和工艺技术特点（１）涂层结构特性氧乙炔火焰粉末喷涂涂层，其组织亦为层状结构，涂层中含有氧化物、孔隙及少量变形不充分的颗粒。涂层与基材间属于机械结合。涂层孔隙率和结合强度受喷涂材料、喷涂工艺的影响比较大，孔隙率一般在５％～２０％之间，结合强度在１０～３０ＭＰａ之间。（２）工艺技术特点氧乙炔火焰粉末喷涂是应用最为普遍的一种喷涂工艺，其工艺特点如下：１）设备简单，操作方便，成本低，现场施工方便。２）喷涂工艺简单，容易掌握，应用最为广泛。３）喷涂材料广泛，可喷涂金属、合金、复合粉末、陶瓷及塑料等多种材料。４）涂层孔隙率较大，涂层的残余应力小，可喷制厚涂层。

粉末火焰喷涂设备的构成与线材火焰喷涂类似，也是由氧气乙炔供给系统、压缩空气供给系统、喷枪等组成，区别主要在喷枪。在喷枪不需要压缩空气时，则不需要压缩空气供给系统。在枪外送粉的情况下，需要增加送粉器。粉末火焰喷涂枪的种类较多，国产的具有代表性的喷枪有：上海产的ＱＴＥ７／ｈ和ＱＴＥ２０００７ｈ型喷枪，成都产的ＣＰ３０００型亚声速喷枪，进口的有美国Ｍｅｔｃｏ公司的５Ｐ和６Ｐ型。不同型号的喷枪虽然在结构上存在一定差异，但基本都是由火焰燃烧系统和粉末供给系统两部分组成。ＱＴＥ７／ｈ喷枪结构示意图，该枪有四个控制阀：氧气控制阀４（Ｏ阀）、乙炔控制阀５（Ａ阀）、送粉器控制阀７（Ｔ阀）、粉末流量控制阀６（Ｐ阀）。氧气进入喷枪后，分成两路；一路经Ｔ阀进入送粉器孔，产生射吸作用抽吸

粉末火焰喷涂是采用氧乙炔火焰为热源，喷涂材料为粉末的热喷涂方法。它是继火焰线材喷涂之后出现的一种喷涂方法，由于设备简单，喷涂材料种类多，是目前国内应用最为普遍的热喷涂工艺。喷涂原理粉末火焰喷涂是借助粉末火焰喷枪进行的。喷枪通过虹吸气头分别引入氧气和乙炔，两者混合后在喷嘴出口处产生燃烧火焰。喷枪上装有粉斗或进粉口，利用气流产生的负压，抽吸粉斗中的粉末，使粉末随气流从喷嘴中心喷出进入火焰，被加热或软化，焰流推动熔粒以一定速度喷射到工件表面形成涂层。为了提高粒子的飞行速度，有的喷枪配有压缩空气喷嘴，借助压缩空气给粒子以附加的推力。粉末在被加热的过程中，由表层向芯部熔化，熔融的表层会在表面张力的作用下趋于球状，不存在粉粒再被破碎的雾化过程，因此粉末颗粒的大小在一定程度上决定了涂层

棒材火焰喷涂是采用氧乙炔燃烧火焰作热源，喷涂材料为棒材的热喷涂方法。由于金属材料可以很容易地制成线材，而陶瓷材料无法加工成线材，至多可以制成一定粗细和长短的棒材，所以棒材火焰喷涂主要指陶瓷棒材火焰喷涂。这种工艺方法早在２０世纪６０年代，等离子喷涂技术在我国还未普及时，在航空航天等军事领域就有成功的应用。２０世纪７０年代中后期，随着等离子喷涂技术在我国的推广，陶瓷棒材火焰喷涂技术逐渐退出应用。但在２０世纪９０年代初，在我国引进了美国诺顿公司专门喷涂陶瓷棒材的火焰喷涂技术（ＲｏｋｉｄｅＣｅｒａｍｉｃＳｐｒａｙＳｙｓｔｅｍ）之后，由于该技术确有其独特之处，在某些领域获得了成功应用，陶瓷棒材火焰喷涂技术才又受到业内人士的重视。１喷涂原理棒材火焰喷涂的喷涂原理同线材火焰喷涂的原理完全一样

线材火焰喷涂是采用氧乙炔燃烧火焰作热源，喷涂材料为线材的热喷涂方法。它是最早获得应用的热喷涂方法，迄今该方法仍在普遍使用。１喷涂原理对喷涂材料的加热和雾化是借助火焰喷枪进行的，。喷枪通过虹吸气头分别引入乙炔、氧气和压缩空气，乙炔和氧气混合后在喷嘴出口处产生燃烧火焰。送丝轮带动线材连续地通过喷嘴中心送入火焰，在火焰中受热熔化，压缩空气经空气帽形成锥形的高速气流，将熔化的线材雾化成细微的颗粒，在火焰和高速气流的推动下，熔融颗粒喷射到经过预处理的基材表面形成涂层。火焰线材喷涂原理图单位时间里熔化金属线材的量取决于火焰功率。改变氧气和乙炔的流量比例可获得氧化焰或中性焰，氧化焰将加剧金属线材中碳的烧损和涂层中氧化物的增加。中性焰可在一定程度上减少被喷涂材料的氧