粉末火焰喷涂与丝材火焰喷涂的不同之处是喷涂材料不是丝材而是粉末。图6-2、6-3分别示出了典型的粉末火焰喷涂装置及粉末火焰喷涂的原理。以氧-燃气火焰为热源,将粉末加热至熔融或塑性状态在高速气流作用下,将雾化颗粒喷涂于工件表面,从而形成涂层(如图6-3所示)。
火焰喷涂具有很多优点,它可以喷涂各种金属、非金属陶瓷及塑料、尼龙等材料,应用非常广泛灵活;喷涂使用的设备轻便简单可移动,价格低于其他喷涂设备,经济性好,是目前喷涂技术中使用较广泛的一种工艺。其火焰中心最高温度为3000 C,多为氧化性气氛,所以,对于-些高熔点材料,要求涂层致密及易氧化的喷涂材料,在使用上有所考虑。火焰喷涂中,丝(棒)材的喷涂是20世纪60年代就开始在我国发展起来的,至今已得到进一步的改进。虽然由于它的喷涂效率高于粉末喷涂,在使用中占有一 一定的地位, 但因其喷出的熔滴大小不均,使涂层的结构亦不均匀,孔院度也大,且拉丝造棒的成型工艺受到限制,故就火焰的喷涂而言,目前仍大量使用火焰粉末喷涂。
但火焰喷涂亦存 在明显的不足,通常的 火焰粉末喷枪,由于喷出的颗粒速度较高, 火焰温度较低,因此,涂层的黏结强度及涂层本身的综合强度都比较低,且比其他喷涂方法得到的气孔率都高。
为了提高结合强度及涂层密度,有些喷枪引人了压缩空气(如Metco -5p型喷枪)或气流加速装置(如国产CP - 100型喷枪),但目前还远不及等离子喷涂等其他的喷涂方法。不过,尽管火焰喷涂存在上述种种不足,但具备低的成本,灵便的操作,喷涂用材的广泛及所得涂层在许多场合下都能满足工件性能的要求( 如抗磨耐蚀,抗氧化,修复处理等)等显著特点,因此,一般来说在满足 工程要求的前提下,尽可能采用火焰喷涂。
值得注意的是,近年来,火焰塑料喷涂技术发展很快,对有些要求耐腐蚀性强、使用条件苛刻的化工设备和容器,金属喷涂层因有微孔是不适宜的,故对于使用温度在80 C (或120 C)以下的零件防腐,采用塑料粉末喷涂为好。它设备简单、便宜,操作简便,常被应用于化工、印染、食品机械等大件防腐,又因其涂层表面光滑美观、色彩鲜艳,亦可用作装饰材料等。此种喷涂还改变了以往的流化床式及静电喷塑的传统工艺,无需将涂好的塑料放人炉内加热固化,因此,可免受零件尺寸的限制。喷涂时,可以整体表面喷涂,也可作局部修补,这是过去的传统工艺所不能比拟的。
在模具表面强化应用方面,由于火焰喷涂技术成本较为低廉,操作简便,尤其近年来通过对此项技术的大力发展和完善,目前已开发出性能更为优良的超音速火焰喷涂并投人了实际应用,如广州有色金属研究院采用超音速喷涂硬质合金工艺,使Cr12钢制不锈钢拉伸模的修模频率从原来的500件1次提高到7 000件1次,寿命提高了3~10倍,获得了十分可观的经济效益。