火焰喷涂法是指在氧乙炔焰中,粉末以50m/s左右的速度通过喷枪口的高温区,受热成为熔融或半熔融状态,喷至被预热的表面上,直到所需的厚度。
粉末火焰喷涂工艺比较简单,可用于导轨面的喷涂,以及机械磨损修复工作。
丝材火焰喷涂是利用氧乙炔燃烧的热源,将连续、均匀送入火焰中的喷涂丝材加热、熔融,再通过高压气体雾化成微粒状,直接喷射到预先处理过的工件表面,连续
沉积形成金属、合金涂层。这种工艺方法是国内最常用的
热喷涂技术之一,主要喷涂锌、铝、
锌铝合金材料,用于大型钢结构件的长效防腐蚀。
丝材火焰喷涂由丝材火焰喷涂枪进行喷涂。喷涂源为喷嘴,金属丝经过喷嘴中心,通过围绕喷嘴和气罩形成的环形火焰,金属丝的尖端连续地被加热到其熔点,然后,由通过气罩的压缩空气将其雾化成喷射粒子,依靠空气流加速喷射到模具基体材料上,从而熔融的粒子冷却到
塑性或半熔化状态,也发生一定程度的氧化。粒子与基体撞击时变平并粘接到基体上,随后与基体撞击的粒子也变平并粘接到基体的粒子上,从而堆积成涂层。
丝材的传送靠喷枪中的空气涡轮或电动机旋转,其转速可以调节,以控制送丝速度。采用空气涡轮的喷枪,送丝速度的微调比较困难,而且其速度受压缩空气的影响而难以恒定,但喷枪的质量轻,适用于手工操作;采用电动机传送丝材的设备,虽然送丝速度容易调节,也能保持恒定,喷涂自动化程度高,但喷枪笨重只适用于机械喷涂。
丝材火焰喷涂效率高,但喷出的熔滴大小不均,使得涂层结构不均匀,孔隙率也较大,且拉丝
喷涂材料的成形工艺受到限制。
粉末火焰喷涂是以氧乙炔火焰为热源,把自熔剂合金粉末喷涂在经过预处理的工件表面上,在保证工件不熔化的前提下,加热涂层,使其熔融并润湿工件,通过液态合金与固态工件表面的相互溶解、扩散,形成呈冶金结构并具有特殊性能的表面熔覆层。
粉末火焰喷涂与丝材火焰喷涂的原理基本相同,而且设备装置也基本与丝材火焰喷涂相类似。不同之处是喷涂材料不是丝材而是粉末。粉末火焰喷涂只是将送丝机构改为与喷枪固定规格的送粉装置,粉末材料可以是金属粉、合金粉、复合粉、碳化物粉、陶瓷粉。
粉末火焰喷涂中一般没有压缩空气参与雾化、加速,喷涂粒子的推动力直接来自燃料气的作用,故喷涂粒子飞行速度较小,涂层结合强度较低,孔隙率较高。中性焰是最常用的热喷涂火焰,中性焰喷涂时,喷涂材料既不易被氧化,也不会由于过剩乙炔的分解而带来增碳,能较好地保证喷涂层的质量,适用于任何金属及其合金的喷涂。粉末火焰喷涂喷枪喷出的颗粒速度较高,火焰温度低,因此涂层的结合强度及涂层本身的综合强度都比较低,且比其他喷涂方法得到的孔隙率高。
火焰喷涂技术的基本特点是:①一般金属、非金属基体均可喷涂,对基体的形状和尺寸通常也不受限制,但小孔尚不能喷涂;②涂层材料广泛,金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材料,可使表面具有各种性能,如耐腐蚀、耐磨;耐高温、隔热等:③涂层的多孔性组织有储油润滑和减摩性能,含有硬质相的喷涂层宏观硬度可达450HB,喷焊层可达65HRC;④火焰喷涂对基体影响小,基体表面受热温度为200~250℃,整体温度约70℃~80℃,故基体变形小,材料组织不发生变化。