模具钢材的热喷涂技术原理,特点及工艺流程

      模具钢材热喷涂是将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态时，用高速气流将其雾化、加速，使其高速喷射到工件表面形成具有特殊性能的涂层。
热喷涂技术的基本原理：
⒈热喷涂的基本过程：
⑴、加热、加速、熔化（颗粒状）。
⑵、雾化（10~100 μm ），再加速---形成高速粒子流。
⑶、熔融与半熔融的高速粒子流撞击到基材，变形、凝固，形成涂层。
⒉涂层和基体间的结合强度
⑴、机械结合：高速粒子—撞击—粒子微变形—咬合可见，表面粗化有利于结合强度提高。
⑵、金属键结合：当颗粒与基体表面达到原子间距时，会产生金属键结合。----理论上的确存在，实际上作用极小
⑶、微扩散结合：高速、高温、熔融或半熔融的粒子撞击到基体表面，在界面上会造成微小的扩散，使结合力增加。但，此结合力贡献不大，因为基体温度只有200℃左右。机械结合---为主，金属键结合---很小  微扩散结合---很小。一般而言，热喷涂涂层结合强度较低！只相当于其母体材料的5~30%。
⑷、冶金结合：
Ni-Al粉，T=660℃时自反应放热—基体表面T↑↑—形成冶金结合—结合力最好。特指中间过渡层！总之，热喷涂涂层结合力↓↓，但工艺简单。
热喷涂涂层常见的一些缺陷和预防措施：
①、涂层剥落：
原因：冷却时涂层与基体收缩不一致，涂层中产生拉应力。结合强度低于涂层拉应力时，剥落。
措施：工件表面--清洁、粗糙 喷涂颗粒—速度↑、T ↑ 
工件预热--↓涂层应力，涂层保护点—在工件边，缘预置小槽，或堆焊一周。
②、裂纹：
原因：同上，涂层中拉应力小于膜基结合强度而又大于涂层的抗  拉强度时，涂层开裂。
措施：每次喷涂，薄而均匀(﹤0.15mm)。太厚，收缩应力↑↑涂层T不要太高，否则收缩应力↑ ↑(矛盾！因T ↓，结合力↓，涂层易剥落。) 工件预热，缓慢冷却，收缩应力↓
③、多孔疏松：
原因：孔隙率：2~20%。--是喷涂难题之一 
措施： ↓粉末T，全熔最好—但应力又↑垂直喷射—事实上不可能。
⒊热喷涂技术的特点：
⑴、可在各种基体上制备各种材质的涂层：金属、陶瓷、金属陶瓷以及工程塑料等都可用作热喷涂的材料；几乎所有固体材料都可以作为热喷涂的基材。
⑵、基体温度低：基材温度一般在30~200℃之间，因此变形小。
⑶、操作灵活：可喷涂各种规格和形状的物体，特别适合于大面积涂层，并可在野外作业。
⑷、涂层厚度范围宽：从几十微米到几毫米的涂层都能制备。
⑸、喷涂效率高、成本低：生产效率为每小时数公斤到数十公斤。
⑹、局限性：主要体现在热效率低，材料利用率低、浪费大和涂层与基材结合强度较低三个方面。尽管如此，热喷涂技术仍然以其独特的优点获得了广泛的应用。
资料来源：上海荔锋模具钢材有限公司