【正文】 工件表面鐵銹 2）活化工件表面，提高浸入能力和鍍層的結(jié)合力。 工件干燥后，浸入鋁液。等離子體熱擴(kuò)滲等離子體熱擴(kuò)滲是利用低真空中氣體輝光放電產(chǎn)生的離子轟擊工件表面，在工件表面產(chǎn)生熱擴(kuò)滲的工藝。特點離子轟擊工件表面，使表面活性提高，容易吸收被滲離子和活性原子。離子轟擊能去除工件表面的氧化膜或鈍化膜，使易氧化的金屬（如不銹鋼）也能進(jìn)行熱擴(kuò)滲。調(diào)節(jié)電參數(shù)、滲劑氣體成分和壓力來控制熱擴(kuò)滲層組織性能。工藝過程易于控制。離子滲氮將工件放入離子滲氮爐,.通入少量含氮氣體,如氨,使?fàn)t壓升到規(guī)定值.陰極(工件)和陽極加直流高壓,產(chǎn)生大量熱量加熱工件,同時氮離子和氫離子被工件吸附,滲入工件，形成滲層.保持一定時間，滲層達(dá)到要求厚度后停電、停氣，降溫到200℃后出爐。工藝輝光電壓：保溫階段為500~700V電流密度：~15 mA/cm2。電流密度大，升溫快，但易出現(xiàn)打弧。爐內(nèi)真空度：266~533Pa。爐內(nèi)壓力太低，加熱太慢；爐內(nèi)壓力太高，易出現(xiàn)打弧。滲氮氣氛：液氮或氮氫混合氣。液氮使用簡單，但滲層脆性大；體積比為1:3的氮氫混合氣可改善滲層性能。調(diào)整氮氫混合氣的氮勢，可控制滲層相組成。滲氮溫度：450~650℃。不含鋁的鋼一般采用500~550℃的一段滲氮工藝，含鋁鋼采用520~530℃和560~580℃的二段滲氮工藝；不銹鋼采用600~650℃的滲氮溫度。滲氮時間τ ： ~， τ為6~30h。一般鋼種8h左右，不銹鋼要長得多。滲層深度計算公式：δ=k（Dτ）1/2計算。δ為滲層深度，k為常數(shù)，D為擴(kuò)散系數(shù)，τ為滲氮時間。離子滲氮的特點效率高：滲氮速度與普通氣體滲氮的3~5倍。（1）N離子轟擊，使部分金屬原子活化，使C、N、O等部分非金屬元素還原出來。（2）表面清洗作用（3）高的N濃度：轟擊出來的N，F(xiàn)e原子形成FeN，吸附在工件表面，提高了表面濃度。（4）陰極濺射，部分原子脫離表面，位錯密度增加，增加了N原子向內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)。硬度：離子滲氮層硬度與氣體滲氮層相當(dāng)。厚度：~，比氣體滲氮層厚得多。熱效率高，節(jié)能；環(huán)保。第六章 熱噴涂、噴焊、堆焊技術(shù)原理： 采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源，使金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物以及它們的復(fù)合材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過高速氣流使其霧化，并噴射到經(jīng)過預(yù)處理的工件表面，形成附著牢固的表面層的加工方法。涂層質(zhì)量影響因素 結(jié)合強(qiáng)度：材料性質(zhì)、熔化狀態(tài)（熱源溫度、粒子飛行距離）、粒子飛行速度、基體表面粗糙度、涂層厚度等 空隙率：材料性質(zhì)、熔化狀態(tài)、粒子飛行速度 內(nèi)應(yīng)力：材料性質(zhì)、涂層厚度、工件冷卻條件、噴槍運動速度。涂層結(jié)合機(jī)理涂層的結(jié)合包括涂層與基體表面的結(jié)合和涂層內(nèi)部的結(jié)合。 結(jié)合力：涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度。 內(nèi)聚力：涂層內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度。 （1）機(jī)械結(jié)合 碰撞成扁平狀，與凹凸不平的表面互相嵌合，形成機(jī)械釘扎而結(jié)合。 涂層與基體的結(jié)合以機(jī)械結(jié)合為主。 機(jī)械結(jié)合為主的結(jié)合決定了熱噴涂的結(jié)合強(qiáng)度較低。 （2）冶金化學(xué)結(jié)合 噴涂熱量、撞擊能量和放熱反應(yīng)，使表面局部產(chǎn)生高溫，使涂層和基體表面局部出現(xiàn)擴(kuò)散和焊合，形成冶金結(jié)合。 結(jié)合面上的金屬間化合物或固溶體為冶金結(jié)合的產(chǎn)物。 重熔或噴焊時，噴焊層與基體的結(jié)合主要是冶金結(jié)合。 3）物理結(jié)合 顆粒對基體表面的緊密結(jié)合，形成范德華力或次價鍵形成的結(jié)合 涂層形成機(jī)理材料溶化加速—撞擊基體—冷卻凝固—形成涂層 不同的方法，適用于不同的材料；不同的材料，選擇不同的方法。主要取決于材料的熔點和氧化特性。 電噴涂：適用于金屬材料或金屬基復(fù)合材料。 氣噴涂：可以噴金屬也可以噴陶瓷?；鹧鎳娡繃娊饘?，HVOF噴金屬陶瓷，等離子噴涂噴氧化物陶瓷。熱噴涂特點：（1）適用范圍廣 涂層可以是金屬、非金屬以及復(fù)合材料。 工件也可以是金屬和非金屬。（2）工藝靈活 施工對象小到10mm內(nèi)孔，大到鐵塔、橋梁等大型結(jié)構(gòu)。 既可在整體表面，也可在指定區(qū)域內(nèi)涂敷。 既可在真空或控制氣氛中噴涂活性材料，也可在野外現(xiàn)場作業(yè)。 （3）工件受熱少 例如氧乙炔焰噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂，工件受熱程度均不超過250℃，工件不會發(fā)生畸變，不改變工件的金相組織。 （4）生產(chǎn)效率高 大多數(shù)工藝方法的生產(chǎn)率可達(dá)到每小時噴涂數(shù)千克噴涂材料，有些工藝方法可高達(dá)50kg／h以上。 （5）缺點 熱效率等，能耗高。 材料利用率低，浪費大。 涂層結(jié)合強(qiáng)度低。 3表面處理 為了提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，在噴涂前，對基體表面進(jìn)行脫脂、清洗和粗糙化等預(yù)處理。 堿洗法：將工件放到氫氧化鈉或碳酸鈉等堿性溶液中，待基體表面的油脂溶解后，再用水沖洗干凈。 溶液洗滌法：采用揮發(fā)性溶液，如雨酮、汽油、三氯乙烯和過氯乙烷乙烯等，它們的主要作用是把基體表面的礦物油溶解掉，再加以清除。 蒸氣清洗法：采用三氯乙烯蒸氣清洗，這種方法的清洗效果很好，但對人體有一定的危害。 對疏松表面（如鑄鐵件）的清洗：先脫脂、清洗后，將工件表面加熱到250℃左右，盡量將油脂滲透到表面，然后再加以清洗。基體表面氧化膜的處理 機(jī)械方法去氧化膜，如切削加工方法和人工除銹法。 直接噴砂去除氧化膜。 也可以采用硫酸或鹽酸進(jìn)行酸洗。 表面粗化處理 提高結(jié)合強(qiáng)度的一個重要措施。 噴涂前4h～8h內(nèi)必須對工件表面進(jìn)行粗糙化處理。常用的方法有： （1）噴砂法：是最常用的粗糙化方法。砂粒有冷硬鐵砂、氧化鋁砂、碳化硅砂等多種，根據(jù)工件表面的硬度選擇（2）機(jī)械加工法 對軸、套類零件表面粗化，可采用挑扣、開槽、滾花等簡便切削加工方法，限制涂層的收縮應(yīng)力，增加涂層與基的接觸面。 對強(qiáng)度要求不高的工件，在噴涂區(qū)域內(nèi)車螺紋和滾壓，形成粗糙表面，一般每厘米10條紋左右。（3）化學(xué)腐蝕法 基體表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕，由于晶粒上各個晶面的腐蝕速度不同，可形成粗糙的表面。（4）電弧法（又稱電火花拉毛法） 將細(xì)鎳（或鋁）絲作為電極，在電弧作用下，電極與基體表面局部熔合，產(chǎn)生粗糙的表面。這種方法適用于硬度比較高的基體表面，但不適用于比較薄的零件。 基體表面預(yù)熱 涂層與基體表面的溫度差使涂層產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而引起涂層開裂和剝落。 基體表面的預(yù)熱可降低涂層殘余應(yīng)力。但預(yù)熱溫度不宜過高，以免基體表面氧化，降低基體表面活性，從而降低涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。預(yù)熱溫度一般在200℃－300℃之間非噴涂表面的保護(hù) 在噴砂和噴涂前，必須對非噴涂表面保護(hù)。保護(hù)方法可根據(jù)非噴涂表面的形狀，設(shè)計一些簡易的保護(hù)罩。 保護(hù)罩可采用薄銅皮或鐵皮、炭素物或石棉等。 封閉氣孔 一般采用有機(jī)涂料進(jìn)行涂覆處理，涂層需封孔時,，樹脂。 自熔性合金鍍層的熔化處理 將B,Si等元素加入到噴涂材料中，這些元素在噴涂過程中高溫時發(fā)生氧化或與金屬作用形成熔渣，涂覆在最表面；另一方面，發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使基體表面一薄層熔化，涂層與基體達(dá)到冶金結(jié)合。 熔化處理采用的加熱熱源一般為火焰加熱和高頻感應(yīng)加熱等。 精加工 經(jīng)過噴涂的表面一般厚度不均勻，表面粗糙度高，需要進(jìn)行精加工，如車削或磨削等。(1) 火焰噴涂（Flame spray） 火焰噴涂包括絲材火焰噴涂和粉末火焰噴涂，一般不包括超音速火焰噴涂（HVOF）。 火焰噴涂的熱源是氧乙炔氣體，也可以是丙烷、氫氣或天然氣。 噴涂材料熔化 霧化并加速 沉積到工件，形成涂層?；鹧鎳娡吭O(shè)備簡單，一枝噴槍。 噴槍主要由兩部分組成：產(chǎn)生火焰的氧、乙炔供給系統(tǒng)和供料（粉末或絲材）系統(tǒng) 線、棒材噴涂都是將材料從噴槍中心孔送出，由氧的火焰將其熔化，通過壓縮空氣將熔化的材料霧化成微粒，并將其噴射到基體表面沉積成為涂層。 特點：操作簡單，設(shè)備運轉(zhuǎn)費用低，可手持操作。 材料：線材主要有Zn,Al,Cu, Mo, Ti等及其化合物，鋁包鎳，鎳包鋁，金屬包碳化物等復(fù)合線材。棒材主要為Al2O Al2O3 + TiO2及TiO2陶瓷材料。 粉末火焰噴涂是將粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，同時將被加熱粉粒以一定的速度噴射到工件上形成涂層。 特點：涂層致密度和結(jié)合強(qiáng)度不如線材火焰噴涂，但是該設(shè)備最簡單、輕便，投資少，成本低。并可噴涂后進(jìn)行重熔以得到更致密的涂層。 材料：可制備塑料涂層 爆炸噴涂技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)50年代中期，將燃?xì)獗夹g(shù)引入熱噴涂領(lǐng)域。其主要特點是涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高，涂層孔隙率?。ǎィぜ軣嵝?，涂層在制作過程中受空氣污染小。 高速火焰噴涂是20世紀(jì)80年代初期由美國開發(fā)的，由噴管出口處燃燒的高溫射流迅速膨脹，產(chǎn)生了超音速火焰，焰流速度高，顆粒熔化充分。該方法制備的涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高，涂層致密，孔隙率小于1％，并且涂層的殘余應(yīng)力小。但是成本較高，限于應(yīng)用于一些關(guān)鍵部位制作上。 特點：所得涂層性能可與爆炸噴涂相媲美，但其工作效率，工作條件的可變范圍更優(yōu)越；成本較高。 材料：最適宜噴涂碳化物基的粉末。HVOF是上世紀(jì)80年代初, 。 HVOF系統(tǒng)使用氣體燃料和氧氣，產(chǎn)生3200℃的高溫高壓火焰 焰流速度高達(dá)1500m/s粒子撞擊速度(1005～1200ｍ/ｓ) HVOF特別適用于噴涂WCCo涂層。（1）VOF 的火焰溫度低（2）顆粒的飛行速度快, 顆粒在空氣暴露時間非常短。因為WC 顆粒在高溫下很容易發(fā)生脫碳反應(yīng):應(yīng)用 美國在航空發(fā)動機(jī)壓縮機(jī)葉片、軸承套等。 氣輪機(jī)第一級靜葉片上使用，取代昂貴的低壓等離子噴涂層和電子束物理氣相沉積。 修復(fù)退火爐輥, 從80年代中期的30%上升到90年代后期的80%, 帶鋼因結(jié)瘤等引起的次品率則由85%下降到