3．高硬度
喷熔主要是一种硬面加工技术，因此喷熔层一般要求高硬度。硼在自熔性合金的混合晶体中溶解度小而形成多种硼化物，提高合金的硬度。硅则完全溶解在富镍的混合晶体中，亦能起到固溶强化作用，因此，自熔性合金是具有高硬度的材料。
为了使合金硬度更高，可在自熔性合金中添加超硬的碳化物颗粒，使其弥散在涂层中，就可得到硬度更高的喷熔层。
4．喷熔粉末合氧量要低。粉末含氧量高，自焙性降低，易产生气孔和夹渣，影响喷熔层质量。
2、真空熔结
（1）真空熔结的基本原理和工艺过程
1．基本原理
真空熔结合金涂层技术是一种现代表面冶金新技术，其作用是改变基体材料工作表面的成分与组织，从而得到能够满足耐磨、耐蚀等各种使用要求的物理化学性能。形成涂层的过程是在一定的真空度条件下，把足够而集中的热能作用于基体金属的涂敷表面，在很短的时间内使预先涂覆在基体表面上的涂层合金材料熔融并润湿基体表面，开始了涂层与基体之间的扩散互溶和界面反应，待扩散互溶到一定程度后，就会在涂层与基体的内界面形成一条狭窄的互溶区。冷凝时涂层和互溶区一起重结晶，并与基体牢固结合在一起。
2．工艺过程
(1)零件待修表面的准备。零件待修表面需预加工、清洗、除油、去污，以改善零件表面与涂层的润湿性。
(2)调制料浆、涂敷。料浆是由一定的涂层材料和粘结剂混合而成。粘结剂需采用不含灰分的物质，如汽油橡胶溶液、树脂、糊精和松香等。调制好的料浆涂覆在零件的表面，在80℃的烘箱中烘干，出炉后整修外形。
(3)熔结。在非氧化气氛或低真空的钢丝炉中熔结，以便获得致密光滑的合金涂层。
(4)熔结后加工。
3．熔结方法
(1)炉熔法。在真空或氩气中以电阻元件为辐射加热源的炉中熔结是应用较多的一种熔结方法。真空环境不仅对涂层合金与金属基体有防氧化保护作用，而且在涂层合金粉熔化时容易排除熔融体中的气体夹杂而得到比较致密的合金涂层。炉熔法的优点是简便易行，适用于在各种形状金属部件表面制备高质量的涂层。其缺点是对基体有中等程度的热影响。
(2)感应熔结法。采用感应加热的方法，将涂覆在工件表面的涂层加热至熔融状态，在短时间内冷却，形成涂层。感应熔结法一般只适用于较小圆形部件的上表面进行烧结，涂层中难免有气孔夹杂，但对基体的热影响较小。
(3)装盒熔结法。在F-48Nb合金或Ta—20w合金基体上先电镀一层银，再浸涂A1—11Si料浆，待干燥后悬置在一个因康镍盒子中，待盒内充满氩气或抽成真空后送入炉中加热到 1038℃进行熔结，形成Nb—Al或TAal3合金涂层，而Ag和Si则以固溶体方式取代了MAL3中的部分AL原子。这种涂层克服了一般铝基涂层的脆性，而且有很高的抗氧化寿命。镀Ag层还可避免盒内残余氧气对基体的氧化浸蚀。
(4)电子束或激光熔结法。能够产生极高热流的高密度能源，如电子束和激光束已逐步应用于熔结工艺，并有效克服了对基体的热影响问题。激光熔结速率极高，而且涂层中的气孔和氧化物夹杂也很少，涂层的厚度与密度均匀性也好得多。
激光束除了可对已喷涂好的涂层进行熔结处理外，也可把载有涂层合金粉的氩气流与激 光束一起打到基体表面，形成合金涂料的熔池，扫描之后，冷凝成牢固结合的合金涂层。在高真空条件下，用聚焦电子束扫描也可熔结类似的合金涂层。由于注入电子束能量的85％— 95％可被基体吸收，所以电子束是一种比激光束效率更高的聚焦能源。只因电子束能量的稳 定性较差，不可能产生均匀的熔融带，所以电子束熔结不如激光熔结均匀。
4．熔结过程中的几个问题
(1)熔结过程中涂层合金的润湿性。涂层合金能在基体上润湿是能否形成熔结层的前提条件。润湿性的好坏，除取决于基体金属的性质外，亦与熔结时的介质有关。在真空或氩气保护下润湿良好，而在空气介质中可能润湿不好。润湿性的好坏与基体表面的活化状态有关，基体表面越易生成钝化膜，则越难润湿。为改善零件的润湿性，需对零件表面进行预处理，或在待修表面镀上一层3—5μm的镀铁层。
(2)熔结过程与基体反应。为减少熔结过程加热对基体金属性能的影响，应在保证涂层合金充分自流的前提下，尽量采用较低的熔结温度和较短的熔结时间，在保证涂层合金充分熔融与基体金属扩散互溶的前提下，熔结温度越低越好。
整个熔结过程可分为三个阶段：松香挥发阶段(温度升至400℃以前)，要求温升较慢，以防止涂层崩落。温度升至900℃以上时，涂料中有液相出现，随着温度继续升高，液相将继续增多，以致涂料充分熔融并完全润湿基体金属表面。此时，涂层合金与基体金属之间扩散互溶，并形成牢固的涂层，熔结加热终止。随后是涂层的冷凝阶段。
（2）真空熔结涂层合金及其他涂层材料
真空熔结合金涂层所采用的原材料相当广泛，基本可以分为三大类，即合金粉、金属元 素粉和加有金属问化合物的混合粉。
1．合金粉
适用于真空熔结的合金粉有以下几种：硬度较高的自熔合金粉和硬度较低的有色金属及贵金属合金粉。
(1)镍基自熔性合金粉。普遍应用的镍基自熔性合金粉有三元的NiBSi与四元的NiCrBSi 二大系列。前者硬度低，韧性好，易切削，后者硬度高，韧性差，难切削。合金母体是金属Ni或Ni—Cr固溶体，B、Si都是脱氧元素，使合金具有自熔性特点。
(2)钻基和铁基自熔性合金。钴基自熔性合金一般是CoCrWNiBSi系列，或通称CoCrW合金。其组织为含铬、钨的钻基固溶体中分散着Cr7C3、WC和Cr2B等硬质化合物。因此，钻基自熔性合金具有良好的红硬性、耐磨耐蚀性和抗氧化性能。铁基自熔性合金是为了节约贵重的Co、Ni资源而发展起来的。其自熔特性也是因含有B、Si等脱氧元素。基本类型有两种：一种是不锈钢型的自熔性合金，含有较多的Ni、cr；另一种是高铬铸铁型自熔性合金，含有较多的C和Cr。铁基自熔性合金的基本特征是硬度高，耐磨性好，但红硬性、韧性、耐腐蚀性较差。为减少合金脆性，又研制出一种高钼铸铁型自熔性合金。
(3)有色金属及贵金属粉。主要包括铜基、锡基和银基合金。铜基合金熔点低，易加工，韧性好，用于机床导轨、轴瓦、液压泵的配油盘等；锡基合金是一种抗撞击和抗氧化的软金属涂层，常用组分为Sn—20A1；银基合金阶性能与用途与锡基合金相同。
2．金属元素粉
为保护Mo合金和Nb合金高温部件的抗氧化，我国和美国及前苏联等国家研究了以金属元素粉末为原材料的真空熔结合金涂层。其中最有效的合金系列有以下几种：
(1)Si—Cr—Ti系：在982℃时可保护Nb合金1000h。
(2)Si—Cr—Fe系：1204℃时抗氧化寿命最高达304h。
(3)Mo—Cr—Si系：在1200℃以上有良好的抗氧化保护作用。
(4)Mo—Si—B系：在1200℃下的氧化增重只有Mo—Cr—Si系的1／5。
3．混合粉
为了得到更好的耐磨耐蚀或抗氧化效果，常常以金属间化合物加入合金粉中，形成一种混合物。为提高抗氧化寿命可加入的Si化合物有MoSi2、CrSi2和VSi2等。为提高耐磨寿命，经常加人WC和CrB等硬质化合物
（3）熔结涂层的组织与构造
1．合金涂层的组织构造
自熔性合金组织构造的特征是在韧性的固溶体合金母体上均匀分布着大小不等的硬质颗粒的多相组织。其相组成主要有母体相、熔相和硬相3种。
2．合金涂层的耐磨性
除接触疲劳磨损外，对于其他各种磨损类型而言，材料的硬度越高磨损速率越小。自熔性合金涂层的硬度可以达到HRC62左右，而引入外加硬质化合物之后，涂层硬度可高达HRC70以上，因此具有很好的耐磨性。
3．合金涂层的耐蚀性
高铬的镍基和钻基自熔性合金无论在常温下还是在高温下都表现出极好的耐腐蚀性，包括抗氧化、抗热腐蚀和耐酸耐碱在内。
4．合金涂层的工艺性能
(1)涂层厚度：0．02—7mm 。
(2)涂层孔隙率：一般耐磨耐蚀合金涂层的孔隙率为0。
(3)涂层的平整度和粗糙度：炉熔法涂层的平整度和粗糙度优于激光等加热方法。表面粗糙度可达Ra2.5左右。
(4)涂层部位的选择：炉熔法可以在工件任意部位的局部或全部表面上进行涂层制备。
(5)涂层均匀性：炉熔法是经整体加热而熔融凝结的合金涂层，涂层均匀性好。
3、熔结技术在设备维修中的应用
（1）氧一乙炔火焰喷熔技术的应用
1．MKⅡ采煤机花键轴的修复
某MKⅡ采煤机花键轴轴头一端花键磨损失效，外径减少0．5mm，齿厚磨损1．2mm，磨损长度达65mm。
花键轴齿面传递较大动力，承受疲劳磨损，不能采用喷涂法处理，只能用喷熔法修复。采用“一步法”喷熔工艺，喷粉103铁。喷熔层冷却后在花键铣床上用花键铣刀加工至规定的尺寸。粉103铁虽然喷后硬度只有HRC25，但耐磨性好，可满足使用要求，又便于利用现有成型刀具加工。
上一页 [1] [2] [3] 下一页
本文关键字：技术 维修 常识知识，机械设备 - 常识知识
