粉末火焰喷焊原理及涂层特性

2016-11-29 2425

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     粉末火焰喷焊亦称粉末火焰喷熔,是采用火焰喷涂自熔性合金,随后在火焰的加热下使涂层熔融,在金属基材表面获得熔焊层的热喷涂方法。这种方法消除了喷涂层中的气孔和氧化物夹渣,并与金属基材产生了熔焊的结合面,从而大幅度提高了致密性和结合强度,使之有更优异的耐腐蚀、耐磨损性能,以及能承受更高的应力,因此该方法得到了广泛的应用。

    粉末火焰喷焊,无论一步法或二步法都包含粉末火焰喷涂和涂层火焰重熔两个过程。
    喷涂过程
    喷涂过程与粉末火焰喷涂相同,这是合金粉末在火焰中被加热熔化或软化,以一定速度撞击并粘结在金属基材表面的物理过程。
    重熔过程
    无论在喷涂过程中或是在涂层形成后,重熔过程都是采用火焰对涂层直接加热,使涂层再次熔融,在金属基材表面重结晶的冶金过程。产生重熔过程的基本条件,一是火焰温度和热的作用,二是涂层材料在熔融状态时的自熔性和对金属基材表面良好的湿润性。
    在重熔过程中,自熔性合金在熔融状态对有强烈的还原脱氧作用和良好的造渣、除气性能,与各种氧化物夹渣反应,生成低熔点的硼硅酸盐熔渣,飘浮在液态金属的表面,并排除液态金属中的气体。在液态金属表面覆盖的这一薄层熔渣,能够隔绝空气的影响,使液态金属免于氧化,起到保护作用。因此喷焊层消除了喷涂层中的气孔和氧化物夹渣,经过重新结晶过程,使喷涂层非均质的层状结构变成均质的合金组织结构。
    在重熔过程中,当合金充分熔化并完全湿润金属基材表面时,就开始了合金与基材之间的扩散互溶过程,在合金与基材界面上出现一条带状互溶区,产生了熔点较基材为低的合金组织,由于元素相互扩散,其成分和喷焊层合金不完全相同,是喷焊层与基材之间的过渡层。过渡层的存在使得合金喷焊层与金属基材之问形成牢固的冶金结合,大幅度提高了结合强度。
    喷焊层组织结构
    喷焊层的组织结构完全不同于喷涂层,由非均质的层状组织结构转变为焊态的均质的合金组织,有树枝状的结晶。
    喷焊层特性
    对于同种自熔性合金,喷焊层与喷涂层的特性有很大区别,其特性比较列于下表。