模具钢热喷涂技术的原理、特点及工艺流程

　　模具钢热喷涂是将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，然后用高速气流雾化加速，使其高速喷涂在工件表面，形成具有特殊性能的涂层。

　　热喷涂技术的基本原理:

　　1.热喷涂的基本过程:

　　(1)加热、加速、熔化(颗粒状)。

　　(2)雾化(10~100微米)，然后加速——形成高速粒子流。

　　(3)熔化和半熔化的高速颗粒流撞击基体，变形凝固，形成涂层。

　　2.涂层与基体的结合强度

　　(1)机械结合:可见高速颗粒-冲击-颗粒微变形-咬合，表面粗糙化有利于结合强度的提高。

　　(2)金属键结合:当粒子到达离基底表面的原子距离时，就会发生金属键结合。——理论上确实存在，但实际作用不大。

　　(3)微扩散连接:高速、高温、熔化或半熔化的颗粒撞击基体表面，会引起界面的微小扩散，增加结合力。但是这个结合力贡献不大，因为衬底温度只有200℃左右。机械结合-主要是金属结合-非常小的微扩散结合-非常小。一般来说，热喷涂涂层的结合强度较低！只有其母体材料的5-30%。

　　(4)冶金结合:

　　Ni-Al粉末在T=660℃时，通过自身反应放热，在基体表面形成冶金结合，结合力最好。尤其是中间过渡层！总之，热喷涂涂层具有结合力，但工艺简单。

　　3.热喷涂涂层的一些常见缺陷及预防措施；

　　①涂层剥落:

　　原因:冷却时，涂层与基体收缩不一致，导致涂层产生拉应力。当结合强度低于涂层的拉伸应力时，涂层就会剥落。

　　措施:工件表面-清洁和粗糙喷涂颗粒-速度↑, T ↑。

　　工件预热——镀膜应力，镀膜保护点——在工件边缘预设一个小凹槽，或者堆焊一周。

　　②.裂缝:

　　原因:同上，当涂层中的拉应力小于膜基的结合强度但大于涂层的抗拉强度时，涂层开裂。

　　措施:每次喷，薄而均匀(﹤0.15mm)。太厚，收缩应力↑↑涂层T不宜过高，否则收缩应力↑↑↑(矛盾！由于T ↓，结合力↓，涂层容易剥落。)预热，缓冷，收缩应力↓

　　③孔隙性:

　　原因:孔隙率:2~20%。——是喷涂的难题之一。

　　措施:↓粉T，全熔最好——但受力是垂直喷涂——实际上不可能。

　　4.热喷涂技术的特点:

　　(1)可在各种基体上制备各种材料的涂层:金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料均可作为热喷涂材料；几乎所有的固体材料都可以用作热喷涂的基底。

　　(2)基板温度低:基板温度一般在30℃-200℃之间，所以变形小。

　　（3）操作灵活:可喷涂各种规格和形状的物体，特别适合大面积涂装，可在野外使用。

　　(4)涂层厚度范围宽:可制备几十微米到几毫米的涂层。

　　（5）喷涂效率高，成本低:生产效率每小时几公斤到几十公斤。

　　（6）局限性:主要体现在三个方面:热效率低，材料利用率低，浪费大，涂层与基体结合强度低。然而，热喷涂技术以其独特的优势得到了广泛的应用。