熔射法涂装 火焰喷涂技术原理

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熔射法涂装 火焰喷涂技术原理

（1）工作原理

熔射喷涂法又称火焰喷涂法，主要是对金属表面实施金属粉末或热塑性粉末的涂装。其工作原理是用压缩空气将粉末涂料从火焰喷嘴中心吹出，并高速通过喷嘴外围喷出的火焰区域，使其成为熔融状态喷射粘附到工件表面。火焰喷枪是火焰喷涂施工的主要装置。被涂物是需预热后喷涂还是直接喷涂，取决于所用的粉末涂料品种以及喷涂后涂膜能否藉助喷枪提供的热能达到流平或交联固化。

火焰喷涂的主要设备和喷枪结构见图8。粉末涂料从流化床粉末槽通过喷射器输送到乙炔或丙烷火焰喷枪，将粉末涂料熔融后喷涂至已经预热的被涂物表面，经流平或交联固化成膜。被涂物的预热一般是采用火焰喷枪或焊枪将其预热到粉末涂料熔融温度以上，这样可以防止粉末颗粒遇冷降低粘度造成流平和粘附性能的下降。

（2）特点和应用

火焰喷涂法的优点是：

— 涂装设备结构简单，价格低廉，可以在工作现场施工操作。

— 一次喷涂可得到较厚的涂膜（达500μm以上）。

— 不需要烘炉因而适用于大型工件的涂装和维修。

— 可以在100%相对湿度和低温环境下施工。

火焰喷涂法的缺点是涂膜厚度不易控制；施工中粉末飞扬严重，需在现场设置吸尘装置；喷涂工件过大和工件形状复杂时涂装较难质量控制。

火焰喷涂法用的粉末涂料主要是热塑性粉末涂料。如乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）、聚乙烯、聚酰胺（尼龙）等。热固性粉末涂料有快速固化的环氧粉末涂料。火焰喷涂法常用于化工设备、化工池槽、机械另件修补等涂装，用作防腐涂层、耐磨涂层和一般装饰性涂层。也可用于对静电喷涂管道或流化床浸涂大工件时出现的涂膜弊病进行现场修补；喷涂钢管的接口；大型贮槽的内壁涂装或户外耐久性构造物、桥梁等的涂装和修补。

（3）应用实例

尼龙1010粉末涂膜不仅耐磨性、硬度、抗冲击性能较好，且具有良好的隔热、隔音和绝缘等特性，因此在船舶工业中得到广泛应用（如手柄、垫块、罩壳、叶轮零部件等已采用尼龙1010粉末涂料火焰喷涂），同时也可对磨损零件进行喷涂修补，喷涂后的零件进行车、铣、磨等机械加工就可获得合格产品。下面介绍船用零件采用尼龙粉末火焰喷涂的施工工艺。

火焰喷涂采用的主要设备有

— 喷砂机；

— 预热设备：电热鼓风烘箱；氧-乙炔火焰；

— 冷水槽：以工件能完全迅速浸入槽内为宜；

— 气瓶：二氧化碳气瓶的输出压力为0.05Mpa，用作输送粉末及冷却保护；氧气瓶的输出

压力0.2 Mpa；乙炔瓶的输出压力0.05 Mpa。

— 火焰喷枪：枪头不积粉，出粉畅通，操作方便，粉末损失少；

— 供粉桶

— 加热器：二氧化碳从固态转化为气态需吸收大量热能，所以在二氧化碳出口处的压力调

节阀前需加装一个加热器。

— 辅助用具：半导体测温仪、钳子、点火枪、筛网、防护用品等。

火焰喷涂工艺主要包括以下过程：

— 粉末处理：尼龙粉末粒度在80目以上，使用前必须烘干，否则涂膜会出现气泡；为提

高涂膜性能，可在粉末中加入各种改性剂。加入5%三硫化钼可提高涂膜耐磨性30%，加入各种颜料可增添涂膜的美观度。

— 工件前处理：包括（1）除油：用氧-乙炔火焰局部灼烧除油，也可用清洗液除油。（2）

表面处理：喷砂处理最为理想，可使工件表面粗糙，增大涂膜与工件间的接触面积，提高涂膜的附着力。（3）屏蔽：不需喷涂的表面用石棉布遮盖。

— 工件预热：工件预热与尼龙粉末品种有关，使用尼龙1010粉末的工件预热温度为270℃

左右，保温时间视工件壁厚和数量来决定，每炉一般2～3h。

— 喷涂：先把各气瓶调节到所需压力范围，再检查粉末传输是否畅通，打开氧-乙炔气开关，

调整火焰后即可喷涂，涂膜厚度不超过1mm，要求一次喷涂完成。

— 淬火：把喷涂好的工件立即投入冷水槽（应在涂膜尚未凝固前进行）。

改进的新型火焰喷枪不断问世，正在逐步克服大型工件和形状复杂工件喷涂涂膜不均匀及粉尘飞扬等缺点，其应用领域也将逐步扩大。

（4）火焰喷涂技术的进展

国内火焰喷涂设备与国外相比最大的差距在于施工效率。国内设备一般施工速度为8～10㎡/h，而美国的火焰喷塑设备施工速度可达到18～36㎡/h。

目前火焰喷塑设备的操作大多是手工的，因此涂膜的均匀性主要取决于操作人员的熟练程度，如果采用微机自动控制喷涂速度就可以获得更加均匀的涂膜。

一种新型无火焰的塑料热喷枪已经问世，它以普通燃气为热源，利用燃气产生的热气流通过对流换热方式直接对塑料粉末进行加热，而喷枪外部无明火，塑料粉末不与火焰接触。该工艺的最大特点是温度可调，能使塑料粉末均匀熔化，避免了过热或温度不足，因此现场施工可获得均匀的涂膜。

国外应用EVA特殊塑料粉末实施工件不预热直接火焰喷涂，使喷涂大型钢结构工艺大为简化，但因粉末价格昂贵使应用受到限制。国内的研究方向是先在基材表面喷涂一层DQ-10氨基树脂底漆，底漆干燥后在其上进行火焰喷涂。