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目录1

第1章　概论1

1．热喷涂定义及原理1

1.1 定义1

1.2　原理1

1.2.1 喷涂基本过程及涂层形成原理2

1.2.2　涂层结构3

1.2.3　涂层结合机理3

1.2.4　涂层残余应力5

2．热喷涂分类6

3．热喷涂材料概述7

3.1　特点及要求7

5．电弧喷涂 49

3.2　材料的形态和分类9

4.1 特点13

4.1.1 优点13

4.1.2　局限性13

4.2 应用领域13

4．热喷涂特点及应用领域13

4.2.1 制备涂层的领域15

4.2.2　应用领域15

5．热喷涂技术发展概况15

1.1 气体燃烧火焰18

1.1.1 燃烧原理18

1．热源概述18

第2章　热喷涂方法及设备18

1.1.2　火焰的形貌、构成及性质19

1.2 电弧20

1.2.1 电弧原理20

1.2.2　喷涂用电弧22

1.3.2　电弧压缩原理23

1.3.1 等离子体概念23

1.3　等离子弧23

1.3.3　等离子弧的形式24

1.3.4　等离子弧特点25

2.1.1 喷涂原理27

2.1 原理27

2．线材及棒材火焰喷涂27

2.1.2　熔化-雾化过程28

2.2　涂层特性29

2.2.1 涂层结构29

2.2.2　涂层特性29

2.3　设备30

2.3.1 设备组成30

2.3.2 氧气及乙炔供给系统30

2.3.3　压缩空气供给系统31

2.3.4 喷枪34

2.4　特点及应用36

2.4.1 特点36

2.4.2 应用37

3.1.2　熔化过程38

3.1 原理38

3．粉末火焰喷涂38

3.1.1 喷涂原理38

3.3　设备39

3.3.1 设备组成39

3.3.2 SPH—E型两用枪39

3.2　涂层特性39

3.3.3　SPH—E2000型喷涂枪41

4.1.1 喷涂过程43

4.1　原理43

4．粉末火焰喷焊43

3.4　特点及应用43

4.2 涂层特性44

4.2.1 组织结构44

4.2.2　喷焊层特性44

4.3　设备44

4.3.1 设备组成44

4.1.2　重熔过程44

4.3.2　喷焊枪45

4.3.3　重熔枪48

4.4　特点及应用48

5.1.1 喷涂原理49

5.1　原理49

5.1.2　熔化-雾化过程50

5.2　涂层特性51

5.3　设备52

5.3.1 电源52

5.3.2 喷枪54

5.4　特点及应用56

5.4.1　特点56

5.4.2　应用57

6．等离子喷涂57

6.1 气稳等离子喷涂57

6.1.1 原理57

6.1.2　等离子射流的温度和速度58

6.1.3　喷涂粒子的速度和温度60

6.1.4　涂层特性63

6.1.5　特点及应用63

6.2　气稳等离子喷涂设备63

6.2.1 设备组成63

6.2.2　整流电源63

6.2.5 供水装置63

6.2.3　控制柜65

6.2.4　送粉器67

6.3　喷枪69

6.3.1 喷枪结构69

6.3.2 喷嘴70

2.3　喷砂的安全操作71

6.4　真空等离子喷涂73

6.4.1 原理73

6.3.4 气流结构73

6.3.3 电极73

6.4.2　特点应用76

6.5　水稳等离子喷涂76

6.5.1 原理76

6.5.2　特点及应用78

7．等离子弧喷焊78

7.1 原理79

7.2　喷焊层特性80

7.3.2 整流电源82

7.3.1 设备组成82

7.3　设备82

7.3.3 喷焊主电路及高频振荡器83

7.3.4　控制柜85

7.3.5 送粉器86

7.3.6 喷枪88

8．爆炸喷涂90

8.1 燃气重复爆炸喷涂90

8.1.1 原理90

8.1.2　特点91

8.2　线爆喷涂91

9.1.1 原理92

9.1 超音速粉末火焰喷涂92

8.2.1 原理92

9．超音速喷涂92

8.2.2　特点92

9.1.2　特点94

9.2　超音速等离子喷涂95

9.2.1 原理95

9.2.2　特点96

10．其它热喷涂方法96

10.1 高频喷涂96

10.2　激光喷涂与喷焊97

1.1 概述100

1.2　净化处理100

1．表面预处理100

第3章　涂层制备工艺100

1.2.2　碱液清洗101

1.2.1 溶剂清洗101

1.2.3　加热脱脂102

1.2.4　喷砂净化102

1.3 粗化处理102

1.3.1 作用102

1.3.2　方法分类103

1.4　喷砂粗化103

1.4.1　射吸式喷砂103

1.4.2　压力式喷砂104

1.4.3　离心式喷砂106

1.4.4　喷砂用磨料106

1.4.5 喷砂工艺参数107

1.5.1　原理108

1.4.6　喷砂质量要求与控制108

1.5　电拉毛粗化108

1.5.2　拉毛工艺及质量控制109

1.6　机械加工粗化109

1.6.1　下切110

1.6.2　车毛螺纹110

1.6.3　车构槽-滚花110

1.6.4　平面开槽111

1.7　粘结底层112

1.8　粗化后的清理与保护114

1.9　喷涂表面的合理设计115

2.2　热源参数116

2.2.1 热源参数的影响与制约116

2.1 概述116

2.1.2　主要工艺参数项目116

2.1.1 喷涂工艺的特点116

2．喷涂工艺116

2.2.2　火焰喷涂热源参数118

2.2.3　电弧喷涂热源参数118

2.2.4　等离子喷涂热源参数118

2.2.5 等离子喷焊热源参数119

2.3　喷涂材料供给参数119

2.3.1　送丝速度119

2.5.1 喷涂距离120

2.3.2　送粉速率及送粉气流量120

2.4　雾化参数120

2.5　操作参数120

2.5.2　喷涂角度121

2.5.3　喷枪和工件移动速度121

3．工件温度控制122

3.1　工件温度控制作用122

3.2　工件温度控制措施123

3.2.1 预热123

3.2.2　控制喷枪移动速度123

3.2.3　辅助吹风冷却123

4.1 喷涂气氛的影响124

3.2.4　间歇式喷涂124

4．喷涂气氛控制124

4.2.3　保护气氛罩喷涂125

5．涂层后处理125

4.2　喷涂气氛控制的方法125

4.2.1 真空室喷涂125

4.2.2　气氛压力室喷涂125

5.1 涂层封孔处理126

5.1.1 封孔作用126

5.1.2　封孔剂126

5.1.3　封孔剂的选择126

5.2　涂层重熔处理129

5.2.1 炉内重熔129

5.2.2　感应重熔129

5.3.4　热等静压处理130

5.3　其它后处理130

5.3.2　扩散处理130

5.3.3　浸渗处理130

5.3.1　机械处理130

5.4 涂层精加工131

5.4.1 涂层机械加工特点131

5.4.2　切削刀具131

5.4.3　刀具几何参数的选择132

5.4.4　切削工艺133

5.4.5　涂层磨削加工134

5.4.6　涂层砂带磨和抛光135

第4章　涂层性能检测136

1．涂层性能评定136

2.1　涂层拉伸强度138

2.1.1　试样及试验装置138

2．涂层结合强度测定138

2.2　涂层剪切强度139

2.1.2　拉伸试验139

2.3　涂层弯曲强度140

2.4　涂层压缩强度141

2.5　涂层杯突试验141

3．涂层密度与气孔率测定142

3.1　涂层密度测定142

3.2　涂层气孔率测定143

3.2.1　直接秤量法143

3.2.2　金相检查法143

4．涂层硬度测定144

4.1 涂层硬度的特殊性144

4.2　涂层宏观硬度的测定144

5．涂层金相检验145

5.1　试样制备146

5.2　涂层组织结构分析146

5.3　结合面状况分析148

5.4　气孔分析149

5.5　氧化物夹杂分析149

6．涂层耐磨损试验151

6.1　磨料磨损试验151

6.1.1　干砂／橡胶轮磨料磨损试验151

6.1.2　销盘式固定磨料磨损试验152

6.2　吹砂试验152

6.3　摩擦磨损试验153

7．涂层耐腐蚀试验155

7.1　盐雾试验155

7.2　湿热试验155

7.3　二氧化硫标准试验156

7.4　浸泡腐蚀试验156

8．涂层耐热试验156

8.2　隔热试验157

8.1　抗空气氧化性能试验157

8.3　热寿命试验158

8.4　抗热震试验158

第5章　钢铁长效防护喷涂锌、钼及其合金涂层159

1．涂层防护原理及特点159

1.1　涂层电极电位159

1.2　涂层的阴极保护原理160

1.3　涂层的耐蚀性161

1.4　复合涂层的耐蚀性161

2．防护涂层的设计162

2.1　涂层设计原则及内容162

2.2　喷锌涂层163

2.2.1　特点163

2.2.2　涂层厚度的选择164

2.3　喷铝涂层164

2.3.1 特点164

2.3.2　涂层厚度的选择165

2.4.1　特点166

2.4　锌铝合金涂层166

2.4.2　涂层厚度的选择167

2.5　铝镁合金涂层167

2.6　复合涂层168

3．涂层制备工艺168

3.1　喷涂方法及工艺通则168

3.2　施工及涂层质量要求168

3.3　施工工艺170

3.3.1　表面预处理170

3.3.2　线材火焰喷涂170

3.3.3　电弧喷涂170

3.3.4　涂层封闭170

4．涂层耐腐蚀试验172

4.1　试验室腐蚀试验172

4.2　涂层长期曝露试验174

4.2.1 国外试验结果175

4.2.2　国内曝露试验175

5．应用176

5.1　国内应用实例176

5.2　电弧喷锌、喷铝177

第6章　机械零部件耐蚀耐磨金属喷涂180

1．概述180

1.1　技术经济效益及特点180

1.2　涂层设计181

2．碳钢涂层181

2.1　碳钢喷涂线材182

2.2　涂层制备工艺182

2.2.1 工艺过程182

2.2.2　工件下切及预处理182

2.2.3　喷涂183

2.2.4　渗油处理及涂层加工184

2.3.1　涂层收缩率185

2.3.2　涂层密度及宏观硬度185

2.3.3　涂层结合强度185

2.3.4　涂层摩擦特性185

2.3　涂层性能185

3．不锈钢及镍铬合金涂层186

3.1　不锈钢涂层186

3.1.1　喷涂材料及涂层特点186

3.1.2　涂层制备工艺187

3.1.3 应用188

3.2　镍铬合金涂层188

3.2.1　80-20镍铬合金涂层188

4.1.2　铝青铜189

4.1.1　纯铜189

4.1　铜及铜合金涂层189

4．有色金属涂层189

3.2.2　用于锅炉管防护的镍铬合金涂层189

4.2　锡、铅及合金涂层191

4.2.1　锡及锡锌合金191

4.2.2　铅191

4.1.3　磷青铜191

4.1.4　黄铜及海军黄铜191

4.2.3　巴氏合金192

4.3　镍及蒙乃尔合金涂层192

4.3.1　镍192

4.3.2　蒙乃尔合金192

5．钼及钼复合材料涂层193

5.1　钼的特性193

5.2　火焰喷钼193

5.2.1　工艺特点193

5.2.2　气体参数对涂层特性的影响194

5.2.3　操作参数对涂层特性的影响194

5.2.5　涂层摩擦特性195

5.2.6　应用195

5.2.4　涂层特性195

5.3　等离子与电弧喷钼197

5.3.1　等离子喷钼涂层197

5.3.2　电弧喷钼涂层197

5.4　钼-合金复合材料涂层197

5.4.1　Mo-NiCrBSi复合材料涂层198

5.4.2　钼-铁合金复合材料涂层198

6．自粘结材料涂层198

6.1　镍铝复合材料涂层199

6.1.1　镍铝复合材料199

6.1.2　涂层制备工艺199

6.2　不锈钢自粘结材料涂层200

6.1.3　涂层特性200

6.3　其它自粘结材料涂层201

6.3.1 自粘结铝-青铜涂层201

6.3.2 自粘结碳钢涂层201

第7章　自熔性合金喷焊203

1．自熔性合金203

1.1　B、Si元素在合金中的作用203

1.1.1　降低合金熔点203

1.1.2　脱氧203

1.1.3　造渣204

1.1.4　扩大合金固、液相温度区间204

1.1.5　提高合金硬度、耐磨性和脆性204

1.1.6　影响耐蚀性205

1.2　对合金粉末性能的要求205

1.3.1 合金中主要元素的作用206

1.3　镍基自熔性合金206

1.3.2 Ni-Cc-B-Si系210

1.3.3 Ni-B-Si系210

1.3.4 Ni-Cr-B-Si-C系211

1.3.5 Ni-Cr-B-Si＋碳化物系211

1.4 钴基自熔性合金211

1.5 铁基自熔性合金212

1.5.1 火焰喷焊铁基自熔性合金212

1.5.2　不锈钢型铁基自熔性合金213

1.5.3　高铬铸铁型铁基自熔性合金214

2．氧乙炔火焰喷焊工艺214

2.1　工艺特点及基材的适应性214

2.1.1　工艺特点214

2.1.2　基材对喷焊的适应性215

2.2.2　涂层尺寸计算216

2.2.1　工件预处理216

2.2　喷焊前的工作216

2.3.1　工艺程序217

2.3.2　工艺控制要点217

2.2.3　粉末准备217

2.3　一步法喷焊工艺217

2.2.4　设备准备217

2.4　二步法喷焊工艺218

2.4.1 工艺程序218

2.4.2　喷涂218

2.4.3　重熔219

2.4.4　工件温度控制220

2.4.5　工件冷却221

2.5　喷焊层常见缺陷及预防221

3．等离子弧喷焊工艺223

3.1 主要工艺指标223

3.2　主要工艺参数224

3.2.1　转移弧电压和电流224

3.2.3　喷焊速度与送粉量225

3.2.2　非转移弧电流225

3.2.4　焊枪摆幅和摆动频率226

3.2.5　离子气和送粉气流量227

3.2.6　喷焊距离227

3.3　喷焊工艺227

3.3.1 工件预处理和喷焊层厚度设计227

3.3.2　工艺动作程序和控制方式的选择229

3.3.3　焊前的准备工作230

3.3.4　工艺参数的预选232

3.3.5 转移弧工作电流及熄弧衰减速率的控制233

3.3.6　工件预热和焊后处理233

3.4.1　双弧234

3.4　工艺故障分析及预防234

3.4.2　结珠（滴珠）235

3.4.3　爬弧236

3.4.4　转移弧不稳定236

3.5 喷焊层常见缺陷分析及预防236

4．应用237

4.1 氧乙炔火焰喷焊工艺的应用237

4.2 等离子喷焊工艺的应用242

第8章　陶瓷及金属陶瓷喷涂243

1．陶瓷喷涂材料243

1.1　概述243

1.2　金属氧化物243

1.2.1　一般特性243

1.2.2　氧化铝248

1.2.3　氧化钛248

1.2.6 氧化锆249

1.2.4 氧化铝-氧化钛249

1.2.5　氧化铬249

1.3　碳化物250

1.3.1　碳化钨251

1.3.2　易熔碳化钨251

1.3.3　碳化铬251

2．金属陶瓷复合材料252

2.1 氧化物金属陶瓷252

2.2　碳化物金属陶瓷252

2.2.1 WC-Co烧结粉末253

2.2.2　WC-NiCrBSi熔炼粉末253

2.2.3　Ni-WC包覆粉末253

2.2.4　WC-金属团聚粉末253

3.1.3　过渡层254

3.1.2　粘结层254

3.1　涂层设计254

3.1.1 制备陶瓷涂层的工艺特点254

3．陶瓷涂层制备工艺254

3.2　火焰喷涂工艺255

3.3　等离子喷涂工艺255

3.3.1 等离子喷涂过程的重要参数256

3.3.2　热源参数257

3.3.3　粉末输送参数257

4.1.1 耐粘着磨损涂层258

4．涂层选择及应用258

4.1　耐磨损涂层258

3.3.4　喷枪运行参数258

4.1.2　耐磨粒磨损涂层259

4.1.3 耐纤维和丝线磨损涂层260

4.1.4　耐微振磨损涂层261

4.1.5　耐冲蚀涂层261

4.2.3　热障涂层262

4.2　耐热和抗氧化涂层262

4.2.2 耐高温冲蚀涂层262

4.2.1　抗氧化气氛涂层262

4.2.4　耐熔融金属涂层264

4.3　耐化学腐蚀涂层264

4.4 应用实例264

第9章　热喷涂安全技术265

1．操作过程中的危害因素265

1.1　燃爆危险265

1.1.1 乙炔燃爆265

1.1.2　回火燃爆266

1.1.3　金属粉尘燃爆266

1.2　有害气体及粉尘266

1.2.1　臭氧266

1.3.2　弧光267

1.3.1　噪音267

1.2.3　粉尘267

1.2.2　氮氧化物267

1.3　噪音及弧光267

1.4　灼伤及触电危险268

2．安全操作268

2.1　气体使用安全268

2.1.1　氧气瓶的使用268

2.1.2　乙炔瓶的使用269

2.1.3 乙炔发生器的使用269

2.1.4　回火防止器的使用269

2.2 空气压缩机及空气净化装置的安全操作270

2.2.1 空压机及空气净化装置的使用270

2.2.2　气管的使用270

2.4　火焰喷涂的安全操作271

2.4.1　喷枪的安全操作271

2.4.3　喷枪回火的处理方法272

2.4.2　喷涂的安全操作272

2.5 电弧喷涂和等离子喷涂的安全操作273

2.6　高空喷涂的安全措施273

3．有害气体、噪音和粉尘的污染治理274

3.1 屏蔽系统274

3.2　通风除尘系统274

4．人身安全274

4.1 人体的保护274

4.1.1　眼睛的保护274

4.1.2　呼吸系统的保护275

4.1.3　听力的保护275

4.1.4　身体的防护275

4.2　操作人员培训275

参考文献276