等离子喷焊技术方案

平板密封面等离子喷焊技术方案

一、技术方案

1、控制

平板阀密封面形状基本为圆弧组合。大型阀板喷焊前需要预热，喷焊过程还需要外部辅助加热，移动不便，需要焊枪运动喷焊出所需形状。因此，运动系统需具备平面复杂轨迹运动控制功能。控制内部需要增加运动控制系统，和原有的焊接参数控制系统共同完成平面复杂轨迹的喷焊。

运动控制系统预计采用专用的四轴联动焊接数控系统，分别控制焊枪的X 轴、Y轴、摆动器回转及工件的回转。当焊枪移动方向变化时，摆动器会随焊枪移动方向回转相应角度，使焊道宽度保持不变。四个控制轴的移动速度和距离可以单独编程，其编程方法和标准数控系统相似。

焊接控制系统采用成熟的可编程控制器，完成喷焊参数的分段编程控制及储存。焊接控制系统可以在一个工艺菜单中单独设置多段不同的工艺参数，分别控制每一段的焊接电流、摆动宽度、送粉量，可以一次喷焊出多种不同尺寸的焊道。工作时，焊接控制系统会根据运动控制系统传输的段数编号，执行预先设定好的喷焊参数。

2、电源

抗网路电压波动能力强，焊接电流输出稳定，焊前可精确预置电流，每次起弧电流波动不高于5％。

3、精度

考虑到多道焊道搭接，搭接处的停留时间需要精确控制，摆动宽度、摆动速度、边缘停留时间可以在范围上精确设定。

4、送粉

送粉送粉均匀，重复误差不高于10%。工作稳定，粉桶容量为5公斤以上，可以连续完成阀板喷焊而不用中间加粉。送粉器具有快速换粉及无粉报警功能。

5、喷焊枪

管路顶端装有水冷套，防止长时间工作后铜管温度上升损坏塑料管线。枪夹板位于焊枪焊枪上部，防止工作过程中受热变形，焊枪下压盖和保护气罩采用水冷结构，以提高预热环境下使用的工作稳定性及使用寿命。

6、水冷机

为保证焊枪长时间大电流稳定工作，焊枪配备一台制冷循环水箱，提供压力及温度稳定的冷却水，提高焊枪工作的稳定性。

7、焊接操作机

为保证顺利喷焊813x300尺寸的阀板，预计采用三轴数控操作机。操作机采用立臂－横臂结构，立臂可前后移动，横臂可在立臂上上下升降。拖板在横臂上电动左右移动，实现平面复杂轨迹喷焊。拖板上装有手动十字调节滑块，便于精确调整焊枪位置。拖板上装有数控摆动回转机构，控制焊枪摆动方向和焊枪运动方向垂直，喷焊平面复杂形状焊道时保持焊道宽度始终不变。

9、变位机及工作平台

对于普通圆形焊道，预计配置盘面直径Φ850，额定载荷200kg以上的变位机，交流伺服电机驱动，电动翻转，用于喷焊直径Φ500以内的阀座圈。

不使用变位机时，可配备一台工作平台，上面放置加热底座，用于喷焊阀板。

10、水冷板

为防止工作时高温对摆动器可能产生的损坏，摆动器外部装有水冷隔热板，将摆动器罩在隔热板内。隔板采用组合结构，可以拆卸，方便维修。

11、加热底座

为保证大型阀板在喷焊过程中温度不迅速下降导致开裂，需要配置加热底座。底座采用陶瓷电加热板形式加热，加热温度300－500℃，带温度显示及控制。

二、售后服务

提供培训我公司人员喷焊工艺和使用操作。整套设备包含现场安装、调试及技术培训。验收标准为购置方操作人员按购置方技术要求喷焊出合格产品。设备提供终身技术支持。

等离子喷焊技术方案

平板密封面等离子喷焊技术方案 一、技术方案 1、控制 平板阀密封面形状基本为圆弧组合。大型阀板喷焊前需要预热，喷焊过程还需要外部辅助加热，移动不便，需要焊枪运动喷焊出所需形状。因此，运动系统需具备平面复杂轨迹运动控制功能。控制内部需要增加运动控制系统，和原有的焊接参数控制系统共同完成平面复杂轨迹的喷焊。 运动控制系统预计采用专用的四轴联动焊接数控系统，分别控制焊枪的X 轴、Y轴、摆动器回转及工件的回转。当焊枪移动方向变化时，摆动器会随焊枪移动方向回转相应角度，使焊道宽度保持不变。四个控制轴的移动速度和距离可以单独编程，其编程方法和标准数控系统相似。 焊接控制系统采用成熟的可编程控制器，完成喷焊参数的分段编程控制及储存。焊接控制系统可以在一个工艺菜单中单独设置多段不同的工艺参数，分别控制每一段的焊接电流、摆动宽度、送粉量，可以一次喷焊出多种不同尺寸的焊道。工作时，焊接控制系统会根据运动控制系统传输的段数编号，执行预先设定好的喷焊参数。 2、电源 抗网路电压波动能力强，焊接电流输出稳定，焊前可精确预置电流，每次起弧电流波动不高于5％。 3、精度 考虑到多道焊道搭接，搭接处的停留时间需要精确控制，摆动宽度、摆动速度、边缘停留时间可以在范围上精确设定。 4、送粉 送粉送粉均匀，重复误差不高于10%。工作稳定，粉桶容量为5公斤以上，可以连续完成阀板喷焊而不用中间加粉。送粉器具有快速换粉及无粉报警功能。 5、喷焊枪 管路顶端装有水冷套，防止长时间工作后铜管温度上升损坏塑料管线。枪夹板位于焊枪焊枪上部，防止工作过程中受热变形，焊枪下压盖和保护气罩采用水冷结构，以提高预热环境下使用的工作稳定性及使用寿命。 6、水冷机 为保证焊枪长时间大电流稳定工作，焊枪配备一台制冷循环水箱，提供压力及温度稳定的冷却水，提高焊枪工作的稳定性。 7、焊接操作机 为保证顺利喷焊813x300尺寸的阀板，预计采用三轴数控操作机。操作机采用立臂－横臂结构，立臂可前后移动，横臂可在立臂上上下升降。拖板在横臂上电动左右移动，实现平面复杂轨迹喷焊。拖板上装有手动十字调节滑块，便于精确调整焊枪位置。拖板上装有数控摆动回转机构，控制焊枪摆动方向和焊枪运动方向垂直，喷焊平面复杂形状焊道时保持焊道宽度始终不变。

等离子喷涂设备的工作原理

等离子喷涂设备的工作原理 等离子喷涂：包括大气等离子喷涂，保护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂。 等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。 <1>等离子的形成（以N2为例）： 0°k时，N2分子的两个原子程哑铃形，仅在x,y,z方向上平动； 大于10°k时，开始旋转运动； 大于10000°k时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生离解变为单原子： N2＋Ud——>N＋N 其中 Ud为离解能 温度再升高，原子会发生电离: N＋Ui——>N＋＋e 其中 Ui为电离能 气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，这种状态就叫等离子体。 等离子体可分为三大类：①高温高压等离子体，电离度100％，温度可达几亿度，用于核聚变的研究；②低温低压等离子体，电离度不足1％，温度仅为50～250度；③高温低压等离子体，约有1％以上的气体被电离，具有几万度的温度。离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的正是这类等离子体。

<2>喷涂原理： 等粒子喷涂原理如图5－9所示。 等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧项比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧稳定性好等特点。 按接电方法不同，等离子弧有三种形式： ①非转移弧：指在阴极和喷嘴之间所产生的等离子弧。这种情况正极接在喷嘴上，工件不带电，在阴极和喷嘴的内壁之间产生电弧，工作气体通过阴极和喷嘴之间的电弧而被加热，造成全部或部分电离，然后由喷嘴喷出形成等离子火焰(或叫等离子射流)。 等粒子喷涂采用的就是这类等离子弧。 ②转移弧：电弧离开喷枪转移到被加工零件上的等离子弧。这种情况喷嘴不接电源，工件接正极，电弧飞越喷枪的阴极和阳极（工件）之间，工作气体围绕着电弧送入，然后从喷嘴喷出。 等离子切割，等离子弧焊接，等离子弧冶炼使用的是这类等离子弧。 ③③联合弧:非转移弧引燃转移弧并加热金属粉末，转移弧加热工件使其表面产生熔池。这种情况喷嘴，工件均接在正极。 等离子喷焊采用这种等离子弧。 进行等粒子喷涂时，首先在阴极和阳极（喷嘴）之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工作气体加热电离成高温等离子体，并从喷嘴喷出，形成等离子焰，等离子焰的温度很高，其中心温度可达30000°k，喷嘴出口的温度可达; 15000～20000°k。焰流速度在喷嘴出口处可达

石油钻具耐磨带敷焊技术

石油钻具耐磨带敷焊技术 （北京固本科技有限公司） 随着石油勘探开发的不断深人，越来越多的新工艺、新技术应用到生产实践中，很多特殊工艺并对钻具接头的耐磨性提出了更高要求，其中地层研磨性、敷焊工艺技术和耐磨材料的选择、钻具在井下的工况等是影响钻具耐磨带失效的主要原因，因此为了适应不同井型及特殊工艺井的钻井需求，必须使用高性能的钻具耐磨带焊丝。 1、钻具耐磨带焊丝的特征 （1）耐磨带表面无裂痕。 （2）在施工过程中，钻具对套管的磨损相对较低。 （3）在没有技术套管钻井工况下，钻杆耐磨带焊丝的耐磨性与碳化钨相对。 （4）与正常耐磨带相比，在同样工况下能够提高300%钻具使用寿命。 （5）在钻井生产应用中，能够同时保护套管和钻杆接头。 （6）实现废物利用，可在原碳化钨堆层上继续加焊。 2、钻具焊接工艺 对于常用钻具耐磨焊丝和堆焊设备，都有特殊的技术要求和参数设置，在实际堆焊施工中可以根据不同的堆焊厚度进行调整。 2.1、焊接设备 （1）根据钻具耐磨带和堆焊的特殊性，在设备选择上选用电压

为22V-28V、电流为240A-320A的自动气体保护直流焊机。 （2）在夹紧钻具接头装置选择上，选用转速可调，能在焊枪下面正、反旋转钻具接头的装置。 （3）夹紧焊枪并可以带动焊枪自由摆动，摆动幅度为15-40mm。 （4）焊枪在上、下、左、右范围内均可大幅度移动。 （5）选用速度可调、送丝结构平稳的焊机，压丝轮紧度可调，要适中。送丝速度要在6-12m/min范围内。 2.2、敷焊工艺技术 在敷焊过程中需要有一定的敷焊参数，其中焊机电流要在300A-350A范围内、焊机摆动频率在40-50min，焊机送丝速度在6-8m/min，敷焊速度保持在120-135mm/min，若按照以上参数进行施工，那么敷焊过程中可以达到以下技术效果。 （1）耐磨带尺寸能够达到标准要求，其高度在2.5mm，宽度在25-30mm之间。 （2）焊机操作过程送丝平稳、稳定。 （3）耐磨带表面形成的鱼鳞状花纹比如平整光滑，均匀细密。 （4）耐磨带表面无飞溅、残留，边缘平整。 （5）耐磨带与钻具本体融合好，无针孔和裂纹。 3、等离子喷焊工艺技术 电控操纵柜是等离子喷焊工艺不可缺少的机械设备，它主要有计数器控制原件、气路原件、参数调节原件和可编程PLC控制原件组成。

《喷涂与喷焊》作业思考题

《喷涂与喷焊》作业思考题 武汉理工大学材料科学与工程学院2014-12-15 一、名词概念 表面工程：是将材料表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用各种物理、化学或机械等方法和技术，使材料表面获得具有与基体不同性能的系统工程。 表面工程技术：主要涵盖内容有：（1）表面合金化：喷焊、堆焊、离子注入、激光溶敷、热渗镀等；（ 2）表面覆层与覆膜技术：热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等；（ 3）表面组织转化技术：激光、电子束热处理技术以及喷丸、辊压等表面加工硬化技术。 表面能：固体表面原子与气相（或液相）接触时，气相分子对其作用力可忽略不计，故表面原子处于不均匀的力场中，其能量大为升高，高出的能量称为（固体的）表面能。 润湿：指液体对固体表面浸润、附着的能力。 清洁表面：是指经过特殊处理后，保持在超高真空条件下，使外来污染烧少到不能用一般表面分析方法探测到的表面。 实际表面：指暴露在未加控制的大气环境中的固体表面，或者经一定加工处理（切割、研磨、抛光、清洗等），保持在常温和常压（也可能在低真空或高温）下的表面。 物理吸附：固体与气体原子之间靠范德华力作用而结合的吸附即为物理吸附。 化学吸附：表面与被吸附分子之间发生电子交换，电子或多或少地被两者所共有，形成化合物，形成了强健结合的吸附。 磨损：机件表面相接触并作相对运动时，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失，造成表面损伤的现象。 腐蚀：材料与环境介质之间的化学或电化学作用引起的材料破坏和损伤。 热喷涂：是利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，用高速气流将其雾化，喷射沉积到经预处理的基体表面形成涂层的方法。

等离子喷焊层的金相组织与分析

金相组织与分析 Co基合金喷焊层组织大致可分为以下几个区域：熔合区、近熔合区、中间区和近表面区。 3.2.1 纯Co基合金喷焊层的金相组织 图3.5是Co基合金喷焊层近熔合区的金相图。从图3.5中可以看出喷焊层和基体之间存在一过渡区称为熔合区，熔合区组织为平面晶。 图3.5 Co基合金喷焊层近熔合区的组织 形成的主要原因是等离子弧喷焊所输入的热量大而集中，形成的熔池较小，熔池开始凝固时，喷焊层和基体结合面处存在极大的正温度梯度G，而结晶速度R很小，G/R比值很大，为低速平面状生长，呈现平面状结晶[27, 28]，如图3.5b所示的白亮的铁素体组织。它是由喷焊层与基体的成分差别很大，等离子喷焊时喷焊层与基体相互稀释而出现。喷焊层和基体的白亮带比较曲折，有部分呈齿牙状态，说明在等离子弧高能热源作用下喷焊层中的元素和基材在形成熔池的过程中元素互相强烈扩散，凝固后形成了冶金结合层[29]。 由界面向熔池内部延伸，G迅速减小，而结晶速度R逐渐增大，固液平面界面失稳，而出现胞状晶直至树枝晶。熔池的热量通过界面由基体传出，故该处结晶方向为垂直于界面向熔池中生长。 近熔合区层的组织由于在等离子弧高能热源作用下，液态成分起伏较大，局部微区冷却速度不同，从而使组织呈现出明显的不均匀性。随着凝固界面的推移，液相温度梯度逐渐减小，成分过冷加大，晶核迅速长大，从而形成近熔合区的柱状枝晶亚层以及喷焊层表面和近熔合区之间具有一定方向性的粗枝晶亚层。粗枝晶主干大体上垂直于熔合区方向分布，也就是说直径主干的生长方向与热流方向基本一致[25]。

从图3.5b中可以看出喷焊合金显微组织具有快速凝固是亚共晶的枝晶生长特征，喷焊合金层在冷却过程中先析出γ枝状晶，在继续冷却过程中由已生成的枝晶主干之间存在温度梯度和浓度起伏，所以又沿枝晶主干生长成二次晶。 图3.6是Co基合金喷焊层中间区的金相图。平面晶或胞状晶的前沿，由于溶质的富集而出现成分过冷，导致树枝晶的生长。树枝晶的生长除受热流控制外，还有晶体生长的择优取向。对于面心立方晶体，其树枝晶生长的择优取向为<100>方向，只有那些取向与热流反方向一致或相近的晶体才能择优生长，与热流方向夹角较大的晶体取向的生长则受到限制。由于熔池的形状不规则，熔池底部以外的边沿处的传热方向的发散性，导致界面区树枝晶生长方向不同。一般而言，靠近熔池中心的界面区均可见垂直于界面生长的枝晶束，而远离中心区域的界面树枝晶生长方向比较杂乱。 图3.6 Co基合金喷焊层中间区的组织 图3.7是Co基合金喷焊层近表面区的金相图。熔池中上部的树枝晶生长方向紊乱区。由于熔池中上部的散热有很多种渠道，即可以通过基体，又可以通过周围环境，而且由于等离子弧的能量分布不均匀，造成该区散热的多方向性，只要某一微区的晶体的择优取向与该区的散热反方向一致，该晶体即可长大；熔池上部的结晶速度加快，故所得到的枝晶组织的二次分枝间距减小。

第6章 热喷涂

第六章热喷涂、喷焊和堆焊技术 §6-1热喷涂技术 一、原理和特点 1、热喷涂原理，发展过程，以及分类 2、特点：注意基体材料、温度、操作和缺点 3、涂层材料 对喷涂材料的要求，包括成分要求和形状要求 4、涂层形成过程 涂层形成的主要过程 对加热过程的要求 对喷射速度的要求 了解喷溅的产生原因 5、涂层的组织结构 涂层的组织特点 涂层中产生孔隙的原因，孔隙对涂层产生那些影响 6、热喷涂中的相变 图层中产生相变的原因，带来哪些不利影响 7、涂层应力 涂层应力产生的原因，涂层厚度与应力的关系，减小应力的措施 8、涂层结合强度 涂层与基体结合的机理；两种结合形式的特点；结合强度的大小 9、了解热喷涂工艺流程和质量控制 二、工艺方法 了解热喷涂常用的工艺，重点表6-4 1、火焰喷涂工艺 火焰喷涂加热的方法，工作过程和原理，以及完整的一套热喷涂装置 火焰喷涂材料的形状，以及工作过程 常用喷涂材料的种类 2、电弧喷涂工艺 电弧喷涂的工作原理和工作过程，应用范围，并与火焰喷涂比较有什么优点3、等离子喷涂工艺 等离子喷涂的原理，等离子体的特性，如何被利用产生高温，常用产生等离子体的气体有哪些 等离子喷涂时，各种气体产生等离子体的特点 等离子喷涂枪的结构 等离子喷涂的特点（与前两种喷涂比较） 4、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂 采用爆炸喷涂的原因；爆炸喷涂的工艺过程和应用的场合；常用的喷涂材料；达到的效果与普通喷涂区别 超音速火焰喷涂的喷涂方式；工艺过程；达到的效果与普通喷涂区别 三、常用热喷涂材料 1、金属热喷涂材料 喷涂材料的形式；种类；采用的喷涂方式。（表6-6） 2、陶瓷热喷涂材料 喷涂材料的形式；种类；采用的喷涂方式。（表6-7）

等离子堆焊机介绍及应用

目录 公司发展历程 (2) 工艺及工作原理 (4) 应用领域 (5) 现场案例 (8) 常见问题解决方案 (9)

工艺及工作原理 PTA等离子转移弧堆（喷）焊工艺原理： 一般采用两台独立的直流弧焊机作电源，利用等离子弧堆（喷）焊专枪（或称等离子弧发生器），在阴极和水冷紫铜喷嘴之间，或阴极和工件之间，使气体电离形成电弧，此电弧通过孔径较小的喷嘴孔道，弧柱的直径受到限制，在压缩孔道冷气壁的作用下，产生热收缩效应、机械压缩效应、自磁压缩效应，使弧柱受到强行压缩，这种电弧为“压缩电弧”，称为等离子弧。电弧被压缩后，和自由电弧相比会产生很大的变化，突出的是弧柱直径变细，促使弧柱电流密度显著提高，气体电离很充分，因而电弧具有温度高、能量集中、电弧稳定、可控性好等特点。等离子弧堆焊（喷）专枪产生的等离子弧分非转移型弧（阴极与喷嘴间建立的电弧）和转移型弧(阴极与工件间建立的电弧)，等离子弧堆焊的主要热源是转移型等离子弧。 PTA等离子转移弧堆（喷）焊工作原理： 是利用等离子弧作为热源，由送粉器向堆焊枪供粉，吹入电弧中，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、随堆焊枪和工件的相对移动，等离子弧离开后液态合金逐渐凝固，形成一层高性能的合金堆焊层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，

熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末熔覆后基体材料和堆焊材料之间形成融合接口，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；焊道平滑整齐，不加工或稍加工即可使用。利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性或耐冲击性！ 技术优势： 1、堆焊熔覆合金层与工件基体呈冶金结合，结合强度高； 2、堆焊熔覆速度快，低稀释率；粉末等离子弧堆焊的稀释率可控制在5%一15%或更低。 3、堆焊层组织致密，成型美观；堆焊过程易实现高效自动化生产，提高劳动生产率，减轻劳动强度。 4、可在锈蚀及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行粉末等离子弧堆焊； 5、与其他粉末等离子喷焊相比设备构造便利，低耗、高效、实用易操作，维修维护方便；

等离子堆焊粉末参数要求

等离子堆焊粉末参数要求 一：Ni 60A是高硬度的镍铬硼硅合金粉末，自熔生、润湿性和喷焊性优良，而且熔点比较低，喷焊层具有硬度高、耐腐蚀、耐磨、耐热特点，难以切削，以湿式磨削为宜。适用于氧—乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于耐蚀、耐磨、特别是耐滑动磨损零件的预防性保护和修复，如拉丝滚筒、凸轮、柱塞、轧钢机的输送辊、气门等。 粉末化学成份（W t℅） C Cr Si B Fe Ni 0.5-1 14-19 3.5-5.0 3.0-4.5 ﹤8.0 余量 粉末熔化温度:960-1040℃ 喷焊层硬度:HRC:58-62 注意事项:1.请严禁按氧-乙炔火焰或等离子喷焊工艺的要求施焊。 2．采用中小型喷枪时，宜选用-150目的粉末，采用大型喷焊枪时宜选用-150/+300目的粉粉末。 3．合金粉如有吸潮现象，使用前应进行干燥处理（120℃，保温1小时）。 二：Ni15是低硬度的镍硼硅自熔合金粉末。自熔性润湿性较好，喷涂层耐腐蚀，有较好的抗高温氧化性，机械加工性能很好，该产品是本公司专门为修复铸件而开发的，具有独特的喷焊特性和机械加工性能，熔合后铸件的热影响区很小。适用于氧-乙炔火焰焊工艺，主要用于铸造业，修补铸件缺陷，如发动机气缸、机床导轨等。 粉末化学成份（W t℅） C Li Si B Fe Cu Ni ﹤0.1 ﹤0.1 1.6-2.4 0.8-1.4 ﹤0.5 8.0-10 余量粉末熔化温度:1020-1150℃ 喷焊层硬度:HR:150-180 注意事项:1.请严禁按氧-乙炔火焰喷焊工艺的要求施焊。 2.在喷焊造型复杂的工件时,具体的操作工艺将影响成攻率,有问题请向本公司咨询 3．合金粉如有吸潮现象，使用前应进行干燥处理（120℃，保温1小时）。 三：Fe45是中等硬度的铁镍铬硅硼合金粉末。自熔性较好,具有较好的耐磨性,可以切削加工。适用于氧-乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于阀门密封面以及农业、运输、建筑机械的易磨损部位的修复或预防性保护。如齿轮、刮板、车轴等。 粉末化学成份（W t℅） C Cr Si B Ni W Mo Fe 0.4-0.8 15-20 2.3-3.5 1.5-2.5 9.0-12 2.0-3.0 1.0-2.0 余量粉末熔化温度:1100-1200℃ 喷焊层硬度:HRC:40-45 注意事项:1.请严禁按氧-乙炔或等离子喷焊工艺的要求施焊。 2. 采用氧-乙喷焊枪时，宜选用-150目的粉末，采用等离子喷焊枪时宜选用-60/+150目的粉粉末。 3．合金粉如有吸潮现象，使用前应进行干燥处理（120℃，保温1小时）。

热喷涂与喷焊

1.简要说明表面工程概念的含义，常用的表面工程手段或方法有哪些？ 表面工程是材料表面经预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需要表面性能的系统工程。 表面工程技术分为三类：表面合金化、表面覆层与覆膜技术和表面处理。 表面合金化：包括喷焊、堆焊、离子注入、转化膜技术、扩散渗入、激光熔敷、热渗镀等。 表面覆层与覆膜技术：包括电化学沉积、化学沉积、气相沉积、热喷涂、电镀、化学转化处理、电刷镀、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等。 表面处理：包括激光、电子束热处理技术以及喷丸、辊压、孔挤等表面加工硬化技术，表面纳米化加工。 2.什么是热喷涂，主要有哪些具体方法？ 热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。 热喷涂技术依照所采用的热源不同通常可分为：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和冷喷涂四大类： ①火焰喷涂：利用气体燃烧放出的热进行的热喷涂称火焰喷涂。火焰喷涂最常用的喷涂热源是氧乙炔焰。根据喷涂材料的形状可分为丝材火焰喷涂和粉末火焰喷涂。 ②电弧喷涂：将两根被喷涂的金属丝作为自耗电极，利用其端部产生的电弧作为热源来熔化金属丝材，用压缩空气进行雾化的热喷涂方法。 ③等离子喷涂：采用等离子弧为热源，以喷涂粉末材料为主的热喷涂方法。 ④冷喷涂：它不使用任何高温火焰来直接加热熔化喷涂粉末。它采用高压高速的气流驱动喷涂材料粉末来进行喷涂，当固态粉末粒子的速度高于某一临界值时，粒子与基材发生粘合沉积，从而形成涂层。 高压气源产生的高压气体分别用作工作气体和送粉气体，气体加热器分别预

等离子喷焊试验部分

2 试验部分 2.1试验材料 1. 喷焊基体材料：尺寸为100 mm×100 mm×16 mm的低碳钢。 2. 合金粉末：Hoganas公司生产的Co基合金粉末( HMSP2541 )，颗粒度53~120 μm， 具体化学成分如下表2.1。 表2.1 HMSP2541Co基合金粉末的化学成分（质量百分比，%） 合金成分 C Mo Cr Ni Si Fe HMSP2541 1.4 1 29.5 3 1.45 3 3. Cr3C2粉末：粒度为80~180 μm。 2.2试验方法 2.2.1 焊前准备 为确保喷焊工艺和质量的稳定性，在喷焊试验之前需对基体进行去污处理。具体方法为：将钢板用清水冲洗并吹干，然后用120 #金相砂纸打磨平滑，最后用丙酮除去表面油污，吹干备用。 2.2.2 混合喷涂粉末制备 使用机械混合法在Co基合金粉末中添加Cr3C2 粉末，Cr3C2 的质量分数( 质量分数，wt% )分别为5 %、10 %和20 %。 2.2.3 焊接工艺 试验采用PTA-400E3-HB型等离子弧喷焊机进行喷焊，在开始喷焊前，先按下摆动和行走按钮，对试样进行居中校直，然后按试验确定的工艺参数进行等离子弧喷焊。具体工艺参数见表2.2。每次喷焊均采用经过优化的工艺参数，以保证试验具有可比性。 表2.2 等离子喷焊工艺参数 转弧电压(V) 转弧 电流 (A) 送粉量 (g/min) 行走 速度 (mm/min) 摆动 宽度 (mm) 摆频 (Hz) 离子气 (m3/h) 送粉气 (m3/h) 保护气 (m3/h) 43~45 232~237 50 54 26 26 0.40 0.3 0.70

电弧喷涂

定义：利用两根形成涂层材料的消耗性电极丝之间产生的电弧为热源，加热熔化消耗性电极丝，并用压缩气体将其雾化和喷射到基体上，形成涂层的热喷涂方法。 电弧喷涂是利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧来熔化金属，用高速气流把熔化的金属雾化，并对雾化的金属粒子加速使它们喷向工件形成涂层的技术。电弧喷涂是钢结构防腐蚀、耐磨损和机械零件维修等实际应用工程中最普遍使用的一种热喷涂方法。电弧喷涂系统一般是由喷涂专用电源、控制装置、电弧喷枪、送丝机及压缩空气供给系统等组成。 电弧喷涂长效防腐复合涂层是指电弧喷涂金属涂层外加封闭涂层的复合涂层，电弧喷涂金属涂层主要有电弧喷涂锌、铝及其合金涂层，封闭涂层包括封闭底层、封闭中间层和封闭面层。电弧喷涂长效防腐复合涂层对钢铁基体的防腐原理是物理屏蔽和阴极保护联合作用，封闭涂层的主要作用是物理隔离各种腐蚀介质对金属喷涂层和钢铁基体的侵蚀，电弧喷涂金属涂层对钢铁基体提供牺牲自己保护钢铁的阴极保护作用。喷锌或铝后封闭处理所形成的复合涂层，其耐蚀性比喷锌或铝涂层和封闭涂层两者单独耐蚀寿命值之和要高出50~130%。这种效应被称为最佳协同效应（Synergy Effect电弧喷涂长效防腐复合涂层的寿命推算公式为：复合涂层防腐寿命=（喷铝涂层寿命+封闭涂层寿命）×1.5～2.3。 2、等离子喷涂： 等离子喷涂：包括大气等离子喷涂，保护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂。等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。 <1>等离子的形成（以N2为例） 图8 等离子体发生过程示意图。 0°k时，N2分子的两个原子程哑铃形，仅在x,y,z方向上平动； 大于10°k时，开始旋转运动； 大于10000°k时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生离解变为单原子： N2＋Ud——>N＋N 其中 Ud为离解能 温度再升高，原子会发生电离: N＋Ui——>N＋＋e 其中 Ui为电离能 气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，这种状态就叫等离子体。 等离子体可分为三大类：①高温高压等离子体，电离度100％，温度可达几亿度，用于核聚变的研究；②低温低压等离子体，电离度不足1％，温度仅为50～250度；③高温低压等离子体，约有1％以上的气体被电离，具有几万度的温度。离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的正是这类等离子体。 <2>喷涂原理： 图9 等粒子喷涂原理

学习任务八 等离子喷焊

学习任务八等离子喷焊 学习目标及技能要求 1.了解等离子喷焊的原理与设备。 2.掌握等离子喷焊的操作方法。 建议学时： 30学时 工作情景描述： 等离子喷焊可以根据零件、设备不同的使用要求采用相应的粉末，等离子喷焊常用粉末有铁基合金、镍基合金、铜基合金、钴基合金、金属陶瓷及其复合合金等。目前，等离子喷焊已广泛应用于矿山机械、阀门、碾压机、锻造模具、农业设备、核电站设备等机械设备的制造。 等离子弧喷焊技术也可用于制备性能优良的复合材料。通过改变金属粉末的不同配比，使复合材料层与层之间的成分达到连续变化，同时通过调节射流的速度和温度等工艺参数，使组织具有一定程度的变化，以制备性能优越的梯度功能复合材料，对生产和科研工作都具有积极意义。 工作流程： 本项目以φ50mm圆钢为例，用LS-PTA-DGN300等离子堆焊机进行铁基粉末的等离子喷焊。在工作过程中，严格按照“7S”的工作要求进行加工生产。 一、任务导入 轧辊在实际生产中容易出现硬度不高，易磨损等情况，针对此种情况，采用等离子喷焊技术可以降低生产成本。 二、任务分析 本项目以φ50mm圆钢为例，用LS-PTA-DGN300等离子堆焊机进行铁基粉末的等离子喷焊。在喷焊过程中，注意喷焊层之间的搭接量和喷焊的厚度。 三、任务准备

（一）知识准备 1.等离子喷焊原理与特点 等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。等离子粉末堆焊具有较高的生产率，美观的成型以及堆焊过程易于实现机械化及自动化。技术特点： （1）等离子堆焊合金层与工件基体呈冶金结合，结合强度高； （2）等离子堆焊速度快，低稀释率； （3）堆焊层组织致密，成型美观； （4）可在锈蚀及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行等离子堆焊；（5）堆焊过程易实现机械化、自动化； （6）与其他等离子喷焊相比设备构造简单，节能易操作，维修维护容易应用范围：等离子弧堆焊可广泛的用于石油、化工、工程机械、矿山机械等行业，如各类阀门密封面（常规的闸阀、截止阀、止回阀、安全阀等）的耐磨堆焊，以及石油钻杆、轴承、轴、乳辊、截齿的磨损后的修复等，其应用前景非常广阔材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨、高耐腐蚀合金材料等，硬度由HRC15-65度可随机调配。 2.操作原理 （1）等离子气与保护气 LS-PTA-DGN300的等离子气和保护气流的速率是通过控制面板上的流量计来控制的。每种气体的流量由前面板上的气体流量计指示，气体的电磁阀安装在主机的内部，用以开启与关闭气体。

等离子喷焊文献综述

1 文献综述 1.1 等离子喷焊的概况和发展 喷焊(spraying welding)是在热喷涂过程中同时对机体加热，使焊层在基体表面熔化，形成喷焊层的方法，又称热喷焊。喷焊包括喷涂和重熔两个过程。等离子喷焊技术是采用等离子弧作为热源加热基体，使其表面形成熔池，同时将喷焊粉末送入等离子弧中，粉末在弧柱中得到预热，呈熔化或半熔化状态，被焰流喷射至熔池后，充分熔化并排除气体和熔渣，喷枪移开后合金熔池凝固，形成喷焊层的工艺过程[4]。 等离子喷焊是20 世纪60 年代出现的新技术，由于其具有的独特优越性，一直受到工程界人士的重视。进入70 年代，等离子喷焊技术进一步被接受，开拓了新的应用领域，得到了新的发展，例如，在合金粉末中添加碳化物来增加表面性能，同时也出现了许多不同形式的喷焊枪。80 年代初期，许多行业认识到等离子喷焊的优越性，促进了等离子喷焊的机械化和自动化进程，以及喷焊枪操作控制设备的发展，相应地产生了许多先进的等离子喷焊设备。80 年代末到90 年代初，电力电子技术的发展，新型弧焊电源的出现，微机控制技术的应用，以及大功率喷焊枪的研制，推动了等离子喷焊设备和技术的进一步发展，使等离子喷焊的优点得到充分发挥，大大拓宽了等离子喷焊的应用领域和使用范围。 早期的等离子喷焊系统大多由中间继电器触点逻辑电路或二极管矩阵逻辑电路作为程序控制单元，系统组件的集成度不高。由于等离子喷焊系统的被控对象较多，所以设备结构复杂，故障率较高，焊接规范的调节不太方便，适应性较差。随着电子技术的发展，单片机、PLC 和工控机大量应用于等离子焊接的控制系统中[5]。南昌航空工业学院的陈焕明等人利用欧姆龙的C40P 型PLC 实现对等离子喷焊系统的控制，所设计的系统能满足喷焊工艺要求，提高了抗高频干扰的能力[6]，济南大学的张智杰等人则使用siemens 的LOGO！模块实现对等离子喷焊工艺的控制，降低了系统的研发周期；华中科技大学的王伟等人则利用87C552 单片机，将I2C 总线引入到等离子喷焊控制系统中，简化了电路，提高了系统的抗干扰性，降低了成本；美国的Richard Ethen Marques使用微机进行等离子喷焊的研究，西北工业大学的李京龙等人则成功地将PC 机应用到对等离子喷焊系统的控制当中，实践证明PC 机控制系统设备运行可靠故障率低，并且故障易排除[13]。 1.2 等离子弧 对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，从而使能量更加集中，弧柱中气体充分电离，这样的电弧称为等离子弧。

等离子喷涂是采用刚性非转移型等离子弧为热源

等离子喷涂是采用刚性非转移型等离子弧为热源, 将欲喷涂粉末材料加热到熔 融或半熔融状态，在经过高速焰流将其雾化加速喷射到经预处理的工件表面，形成喷涂涂层的一种热喷涂表面加工方法。 其喷涂原理是通过等离子喷枪(又称等离子弧发生器)产生等离子焰流。喷枪的钨电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接电源负极和正极(工件不带电)，通过高频火花引燃电弧，使供给喷枪的工作气体(Ar或N2)在电弧的作用下电离成等离子体。在机械压缩效应、自磁压缩效应和热压缩效应的联合作用下，电弧被压缩，形成非转移型等离子弧。送粉流输送粉末喷涂材料进人等离子弧，并被迅速加热至熔融或半熔融状态，随等离子流高速撞击经预处理的基材表面，并在基材表面形成牢固的喷涂层。从而使零件被喷涂表面获得不同的硬度、耐磨、耐热、耐腐蚀、绝缘、隔热、润滑等各种特殊物理化学性能，以满足零件不同工作条件的要求。 在形成涂层过程中，单个熔融粒子为形成涂层的基本单位，其行为基本反映了涂层形成的特点。单个粒子的行为包括三个基本过程：先是将喷涂材料送入热源的过程；接着是喷涂材料与热源的相互作用过程，在热源作用下材料被加热、熔化、加速，同时还发生高温高速粒子与环境气氛的作用过程，尤其对于金属材料，热源中空气的卷入，会导致喷涂粒子与气氛反应，如氧化等；最后是高温高速熔融粒子与集体的碰撞、横向流动扁平化和急速冷却凝固。整个过程是在数十微秒的极短的时间内完成的。 涂层的结合机理包括涂层与基体表面的结合及涂层内聚的结合。前者的结合强度称结合力，后者的结合强度称内聚力。研究和经验表明，涂层与基体表面间的“宏观”界面结合以机械结合为主，物理、化学结合为辅，涂层片层状颗粒之间的“微观”界面结合可能属于物理-化学结合的成分更多一些。 等离子喷涂：包括大气等离子喷涂，保护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂。 等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。 <1>等离子的形成（以N2为例）： 0°k时，N2分子的两个原子程哑铃形，仅在x,y,z方向上平动； 大于10°k时，开始旋转运动； 大于10000°k时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生离解变为单原子：

等离子喷焊机

等离子弧粉末喷焊机：喷焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。因此，喷焊既可用于修复材料因服役而导致的失效部位，亦可用于强化材料或零件的表面，其目的都在于延长零件的使用寿命、节约贵重材料、降低制造成本。 而现代工业中（石油、化工、电站、煤矿等设备）很多机械设备零件由于工作条件恶劣，特别是很多是在高温、高压及高腐蚀、高磨损等环境下工作，因此制造要求很高，而提高材料使用寿命是一个很切实际的问题。如果采用手工填充或埋弧焊工艺、氧-乙炔气焊、氩弧焊等进行焊接，不仅产品质量不能保证，而且劳动强度高，工时大，生产过程烦琐。使用等离子弧喷焊的方法在被磨损表面进行喷焊，不仅具有生产效率高，质量稳定，易于机械化、自动化；而且该焊接方法使用粉末作为填充材料，克服了硬质合金难于制丝等问题；稀释率也从电弧堆焊的30 %～60 %降低到等离子弧的5% 我公司生产的等离子粉末喷焊机是将等离子弧作为热源，以一定成分合金粉末作为填充金属的特种堆焊工艺。其较高的生产率，美观的成型，喷焊过程易于实现机械化及自动化。采用等离子喷焊工艺方法，试验表明，这一工艺方法对提高材料耐磨，耐腐蚀及高温性能，延长使用寿命，节省贵重材料，降低产品成本具有实际意义。

等离子喷焊系统是我公司自主研发的拥有完全自主知识产权的金属表面改性设备，该喷焊工艺是提高金属表面耐磨性、耐腐蚀性和耐冲击等性能的有效技术方法之一。 基本原理：等离子粉末喷焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的喷焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末喷焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；喷焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。等离子粉末喷焊具有较高的生产率，美观的成型以及堆焊过程易于实现机械化及自动化。 喷焊控制范围： 一次喷焊的厚度－－－－－－－－－－0.5-5mm左右 一次喷焊的宽度－－－－－－－－－－2-10mm左右 粉末粒度－－－－－－－－－－－50－300目 粉末喷焊效率－－－－－－－－≥90% 稀释率－－－－－－－－－－－5%-10% 应用范围： 等离子弧喷焊机可广泛的用于石油、化工、工程机械、矿山机械、工业机械（螺杆、螺旋、轴辊等），阀门等行业，如各类阀门密封面（常规的碟阀、球阀、闸阀、截止阀、止回阀、安全阀等）的耐磨喷焊，以及石油钻杆、轴承、轴、轧辊的磨损后的修复等，其应用前景非常广阔。 技术优势： 1、喷焊熔覆合金层与工件基体呈冶金结合，结合强度高； 2、喷焊熔覆速度快，低稀释率；等离子弧堆焊的稀释率可控制在5%一10%，或更低。 3、喷焊层组织致密，成型美观；堆焊过程易实现机械化、自动化； 4、可在锈蚀及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行等离子喷

半导体激光熔覆层耐腐蚀性的研究

材料科学与工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告论文题目：半导体激光熔覆层耐腐蚀性的研究 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导老师： 提交日期：

毕业设计（论文）开题报告 毕业论文题目半导体激光熔覆层耐腐蚀性的研究 题目来源自选 一、选题依据 1.研究背景及意义 近年来，随着我国化工行业的不断发展，我国泵阀行业也快速提升，每年我国对于泵阀都有着很大的需求量。但是泵阀在使用的过程中存在一定的不足之处，例如其长期使用过程中容易因为内容溶液而受到一定的腐蚀，尤其是浓硫酸对于泵阀的腐蚀程度更大。对此，我们必须要加大对半导体激光荣福耐腐蚀性的研究，从而提升整个工艺的发展水平。半导体在日常的生产生活中有着非常普遍的运用，半导体性能的提升将会极大地改善我们的生产生活。当前，对于半导体的使用人们经常都会遇见半导体被腐蚀的问题。半导体被腐蚀容易影响半导体的使用，这对于生产生活将会造成很大的影响。但是又因为人们对于半导体激光耐腐蚀性有着较大的需求，如何去根据半导体的金属性质来进行深入研究，从而提升半导体激光熔覆层耐腐蚀性是一个很大的课题，值得我们深入研究。当前的半导体制作成本较高，如果能够有效地提升半导体激光熔覆层耐腐蚀性，将会极大地降低半导体制作的成本，减少不必要的支出，让半导体变得更加的实用、耐用。随着半导体性能的提升，我国的工业发展也将会获得更好的保障，从而更好地推动我国经济发展建设。 2.研究目的 本次研究主要是为了对当前半导体激光熔覆层如何提升耐腐蚀性进行研究，从而提高半导体激光的整体性能。本次研究有助于更好地完善激光熔覆技术对于提升基体耐腐蚀性的相关理论，同时也将会为半导体的生产实践提供更好的指导，促进我国半导体产业的发展。 二、文献综述： 半导体激光熔覆层耐腐蚀性的研究长期以来都是专家学者研究的重点，我们可以通过地当前的研究成果进行一定的梳理，从而更好地去了解当前关于版答题激光熔覆层耐腐蚀性的研究现状，掌握相关的理论基础，为后期的深入研究奠定良好的基础。 1、激光熔覆技术国内外研究现状

热喷涂文献综述

《材料表面工程》课程期末作业 题目：热喷涂文献综述 学生姓名：刘乐 院（系）：材料科学与工程学院 专业班级：材料1005 学号： 201012010527 任课教师：李健 完成日期：2013年11月23日

一前言 (2) 二基本原理及工艺过程 (3) 三热喷涂的基本分类 (4) 四热喷涂技术的应用 (5) 4.1喷涂耐腐浊涂层 (5) 4.2喷涂耐磨涂层 (5) 4.3喷涂耐高温涂层 (5) 4.4喷涂功能涂层 (5) 4.5喷涂成型 (5) 五热喷涂的优缺点 (6) 5.1 优点 (6) 5.2 缺点 (6) 六热喷涂技术的发展趋势 (7) 6.1工艺 (7) 6.2材料 (7) 参考文献 (9)

高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。近年来，表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展，为解决上述问题提供了一种新的方法。热喷涂是一种通过专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成一种特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的表面工程技术[1]。 由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料，所以能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强，应用面广，经济效益突出，尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。随着工业和科技的发展，人们对热喷涂技术提出了越来越高的要求，在已有的热喷涂工艺不断得到改进的同时，一些新的工艺也应运而生。目前，包括航空、航天、原子能设备、电子等尖端技术在内的很多领域内[2]热喷涂技术都得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益。

等离子喷焊层的物相分析

3.1 XRD 结果与分析 3.1.1 Co 基合金喷焊层XRD 分析 图3.1为Co 基等离子喷焊层的XRD 图谱。由图3.1可知，Co 基合金喷焊层的相结构为γ-Co 、Cr 23C 6、Cr 7C 3和(Cr ，Fe)7C 3。γ-Co 仅在421 °C 以上稳定存在，低于此温度即转变为向稳定的hcp 点阵。室温条件下，平衡凝固的Co 基固溶体是hcp 点阵。由于钴基合金粉末中含有一定量的Ni ，而且Ni 有稳定fcc 点阵的作用；另外，等离子喷焊为快速凝固过程，高温状态γ-Co 相在快速凝固冷却过程中来不及发生相的转变，故在喷焊层中，Co 以面心立方的γ-Co 固溶体组织存在，可以推断其中还有固溶有Cr ，Ni 和W 等元素[24, 25]。 30 40 50 60 70 80 90 100 100 200 300 400 C P S 2θ/(?) ??γ-Co ?-Cr 23C 6 -Cr 7C 3 ? ? ? ? ?? ? ? 图3.1 Co 基等离子喷焊层的XRD 图谱 由于合金粉末中含有大量的Cr 元素，Cr 是中强碳化物形成元素。含量较高时主要和C 结合形成碳化物Cr 7C 3和Cr 23C 6。由于Fe 和Cr 同处于元素周期表的第III 副族，而且原子半径相近，Cr 的碳化物中的部分Cr 可以被 Fe 取代，形成M 7C 3 (M=Cr ，Fe)型初生碳化物，并且在随后的凝固过程中，会有可能转化为稳定性更好的Cr 23C 6 型碳化物，形成以γ-(Co, Ni) 和Cr 23C 6 组成的共晶组织[26]。 其它合金元素含量较低，大部分以固溶体的形式存在于喷焊层中。 3.1.2 加入5 %的Cr 3C 2喷焊层XRD 分析 图3.2是Co 基中加入5 %的Cr 3C 2 的等离子喷焊层的XRD 图谱。由图3.2可知，喷焊层的相结构为γ-Co 、Cr 23C 6 和Cr 7C 3 相，在Co 基喷焊层中加入Cr 3C 2后，Cr 3C 2 在等离子弧的作用下分解出Cr 、C 元素，增加了熔池中C 、Cr 的含量，使Cr/C 的

等离子熔覆与激光熔覆的对比

一线工程师对等离子熔覆与激光熔覆的对比 导读：激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点。 OFweek激光网讯：编者多年从事激光熔覆和微束等离子熔覆工艺的应用实践，对此有一些认识和总结。 一、激光熔覆特点 1. 技术特点 激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但编者以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点编者将在后面讲到。 2. 设备特点 激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3. 工艺特点 第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。 二、微束等离子熔覆特点