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电弧喷涂的原理
作者:管理员    发布于:2018-05-14 21:51:59    文字:【】【】【
摘要:电弧喷涂是利用两根连续送进的金属作为自耗电极,在其端部产生电弧作为热源,利用压缩空气将熔化了的丝材雾化,并以高的速度喷向工件表面形成涂层的一种热喷涂方法。

电弧喷涂的原理

 

1电弧喷涂是利用两根连续送进的金属作为自耗电极,在其端部产生电弧作为热源,利用压缩空气将熔化了的丝材雾化,并以高的速度喷向工件表面形成涂层的一种热喷涂方法。喷涂时两根丝状金属喷涂材料通过送丝装置均匀连续的分别送进电弧喷涂枪中的导电嘴内,导电嘴分别接电源的正负极并保证两根丝材在未接触前的可靠绝缘。当两根金属丝材端部由于送进而相互接触时,发生短路而产生电弧,使丝材端部瞬间熔化,压缩空气将熔融金属熔化成微熔滴,以很高的速度喷射到工件表面,形成电弧喷涂层。

 

2电弧喷涂工艺的特点

电弧喷涂作为一种新型的热喷涂方法,有许多显著的优点。

 2.1涂层结合强度较高、硬度高、孔隙率低电弧喷涂时,熔滴温度可达6000℃以上,微熔滴加热温度、喷射速度都比火焰喷涂时高,因此粒子的动能和热能都比较高,从而获得较

高的结合强度和涂层强度。试验证明,电弧喷涂的结合强度约是火焰喷涂层的2.5倍。电弧喷涂形成的涂层硬度要比喷涂材料高30%-80%。电弧喷涂涂层的孔隙率小于8%,低于火焰喷涂所得的涂层的孔隙率。

2.2生产率高、安全可靠,喷涂工件不变形 电弧喷涂的原理电弧喷涂是利用两根连续送进的金属作为自耗电极,在其端部产生电弧作为热源,利用压缩空气将熔化了的丝材雾化,并以通过送丝装置均匀连续的分别送进电弧喷涂枪中的导电嘴内,导电嘴分别接电源的正负极并保证两根丝材在未接触前的可靠绝缘。当两根金属丝材端部由于送进而相互接触时,发生短路而产生电弧,使丝材端部瞬间熔化,压缩空气将熔融金属熔化成微熔滴,以很高的速度喷射到工件表面,形成电弧喷涂层。

 电弧喷涂材料主要包括有色金属丝材铝、锌、铜、镍等金属及其合金、黑色金属丝材(碳钢不锈钢)。目前,国内外试用2-3mm的粉芯丝材,在其中填充所需的合金粉末,以获得合金喷涂层。

  (1)

铝及铝合金铝用作防腐喷涂层时,作用与锌相似。它与锌相比,比重轻,价格低廉,在含有二氧化硫的气氛中耐腐蚀效果比较好。在铝及铝合金中加入稀土元素不仅可以提高涂层的结合强度而且可以降低孔隙率。铝还可以用作耐热喷涂层。铝在高温作用下,能在铁基体上扩散,与铁发生作用生成抗高温氧化的Fe3A1,从而提高了钢材的耐热性。铝涂层己广泛应用于贮水容器、硫磺气体包围中的钢铁构件、食品贮存器、燃烧室、

船体和闸门等。

  (2)

铜及铜合金

纯铜主要用作电器开关和电子元件的导电喷涂层及人像、工艺品、水泥等建筑表面的装饰喷涂层。黄铜喷涂层广泛用于修复磨损及加工超差的零件,修补有铸造砂眼、气孔的黄铜件,也可作为装饰喷涂层使用。铝青铜涂层的结合强度高,抗海水腐蚀能力强,并具有很好的耐腐蚀疲劳和耐磨性。主要用于喷涂水泵叶片、气闸阀门、活塞、轴瓦表面。

  (3)

锌及锌合金

 锌为银白色金属,在大气或水中具有良好的耐腐蚀性,对钢铁基材还具有电化学保护作用。而在酸、碱、盐中不耐腐蚀,当水中含有二氧化硫时,它的耐腐蚀性能很差。在锌中加入铝可以提高喷涂后的耐腐蚀性能,因此目前大量使用Zn-A1合金喷涂材料。锌喷涂层已广应用于室外露天的钢铁构件,如水门闸、桥梁、铁塔和容器等。

  (4)

粉芯丝材

  国内外已采用粉芯丝材作为电弧喷涂材料,我国已应用

3Crl34Crl37Crl3等丝材作为耐磨喷涂材料,同时具有良好的抗高温稳定性。

  (5)

镍及镍铬合金

  镍合金中用作喷涂材料的主要为镍铬合金,这类合金具有很好的抗高温氧化性能,可在

800℃高温下使用,是日前应用很广的热阻材料。镍铬涂层可以耐水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氨、醋酸及碱等介质的腐蚀,因此,镍铬合金被大量用作耐腐蚀及耐高温喷涂层。例如,美国采用45CT(45Cr4Ti,其余为Ni)丝材电弧喷涂锅炉管道取得了良好效果。

  (6)

碳钢和低合金钢

  碳钢和低合金钢是广泛应用的电弧喷涂材料。它具有强度较高、耐磨性好、价格低廉等特点。电弧喷涂过程中碳和合金元素易烧损,易于造成涂层多孔和氧化物夹渣,使涂层性能下降,因此采用碳元素较高的碳钢,以弥补碳元素的烧损。

 

3电弧喷涂工艺在模具制造中的应用

 

金属喷涂制模法是模具快速制造的新技术电弧喷涂在模具制造中的应用主要体现在模具的快速制造,也可用于模具的修复。西安交通大学2003年通过鉴定的金属喷涂快速模具

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