金属粉末火焰喷涂(焊)工艺的要点

 本文主要根据笔者从事热喷涂二十多年实践经验，对不同工件材质、涂层选择、涂层质量控制及工艺要点等起到“抛砖引玉”的作用。

    一、工艺选择

    1、了解工件本身的性能：如材质、成份、表面状况、磨损部位及磨损面积、深度等。

    2、了解工件的使用条件：使用环境(工作温度、主要介质浓度及其它成份)、受力情况(冲击负荷还是滑动配合、静配合)、失效原因(加工超差、磨损、腐蚀等)等。

    3、下列情况宜采用喷涂工艺:

    1) 表面受静载荷或低速滑动负荷,要求耐磨但对涂层与基体抗拉结合强度要求不超过50N/mm2的工件，喷涂层硬度HV130—350，涂层厚度从0.3至数毫米，喷涂态表面粗糙度Ra10—25μm，涂层经磨削加工后表面粗糙度可达Ra0.8—0.4μm，如各种轴类的轴承部位。

    2) 要求耐气蚀、水蚀而加工后粗糙度不超过Ra0.4μm的表面，如进口汽车曲轴,火车曲轴、船用曲轴等。

    3) 材质为铜合金,铝或铝合金等有色金属,需要恢复尺寸或提高表面耐磨度的工件。

    4)在铜合金、铝或铝合金等有色金属工件上喷涂最好选用铜基粉或铝粉。

    5) 在腐蚀介质中使用,要求涂层致密无孔隙,应根据工件的使用环境,工作温度,介质浓度及成份,选择可满足使用条件的塑料、陶瓷或耐蚀金属喷涂后再采用合适的封孔剂对涂层进行封闭处理。

    6) 喷涂层与基体的结合强度：传统火焰喷涂层抗拉结合强度一般为20—30N/mm2,采用陕西中科表面工程有限公司最新研制生产的ZK8032型粉末多功能高速火焰喷涂枪,在球墨铸铁经过喷砂表面喷涂铝包镍复合涂层，其涂层剪切结合强度可达63.7N/mm2;虽然喷涂层不如喷焊层结合强度高，但对于修复工作在有润滑的金属间摩擦耐失效的零件是足以满足需要.经过科研单位计算，在解放牌CA141汽车满载运行时，对曲轴七个主轴颈的剪切应力集中在一个主轴颈上也仅有15N/mm2;对东方红75拖拉机则仅有5.5N/mm2，这些数据远远低于喷涂层的抗剪强度。

    7) 喷涂层耐磨性能：以汽车曲轴喷涂为例,喷涂的主轴颈与新品曲轴相比有更高的耐磨性,曾经我公司喷涂过日本产日野汽车曲轴,修复的主轴颈大修时经检查磨损量为0.022—0.03mm,而未经喷涂修复的主轴颈磨损量为0.2—0.25mm,其磨损量几乎相差十倍,从这个实例中可以说明喷涂层具有良好的耐磨性，甚至在发动机缺油的情况下仍能坚持运行数小时之久而不会烧瓦抱轴现象。

    8) 喷涂与喷焊的工艺区别:

    ① 喷涂层和喷焊层与基体金属的结合形成不同,镍包铝通过喷涂焰束加热时发生放热化学反应,在经喷砂除锈达Sa3级,RZ＞50μm的碳钢表面形成微冶金结合底层与工作层又产生“锚钩”效应的机械结合涂层,而喷焊层与基体的结合纯属冶金结合涂层。

    ② 喷涂材料不同,喷焊要求使用自熔性合金粉末,而喷涂则对粉末的自熔性要求不高,且不一定是自熔性合金粉末,各种自熔性合金粉末既可用于喷焊又可用于喷涂,但喷涂粉末不具备自熔性只能用于喷涂而不能用于喷焊工艺。

 　③ 工件受热情况不同,喷涂与喷焊过程中,喷前预热温度不同,工件受热影响不同,喷后工件的组织、性能亦不同。

    ④ 涂层的致密性不同,喷焊层致密,而喷涂层中有少量孔隙。

    ⑤ 承受载荷的能力不同,喷涂层一般能承受大面积接触,多在有润滑条件的工作表面,配合面以及其它受力较小的工况条件下使用,喷焊层却能承受较大的冲击力,挤压应力或接触应力等。