自动喷涂装置原理

㈥ 静电旋杯的工作原理是什么

旋杯静电喷枪的工作原理就是静电作用与高速旋转的离心力相结合,产生更好、更均匀的涂料颗粒,这些带高压电荷的颗粒被吸引到接地良好的工件上,从而带来出色的表面质量跟极好的涂料传输效率
在利用静电旋杯喷枪进行喷涂时，将汽车接地作为阳极，静电旋杯喷枪接负高压电作为阴极，旋杯采用空气透平驱动。当涂料送到高速旋杯的旋杯上时，由于旋杯的离心作用，涂料在旋杯内面伸展成为薄膜，并获得巨大的加速度向旋杯边缘运动，在离心力及强电场的双重作用下破碎为极细的带电荷的雾滴，向极性相反的汽车表面运动，沉积于汽车表面，形成均匀的涂膜。
静电喷枪——首选弘大喷涂机电，质量有保障。
1.杯式静电喷枪是借助于其边缘线速度高达30m/s以上的旋杯，使涂料在离心力的作用下进行雾化的，漆雾在离心力与静电引力下飞向被涂物。

2.盘式静电喷枪也称为Ω形静电喷枪，利用高速旋转圆盘(直径200mm以上，转速3000～6000r/min)的离心力将涂料雾化，带电后飞向被涂物。适用于中小零件的大批量自动涂装。

静电喷枪分为：手动静电喷枪与自动静电喷枪，液体静电喷枪与粉体静电喷枪

㈦ 简述热喷涂技术的原理，种类和技术特点以及主要的应用领域

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热喷涂技术概述
众所周知, 除少数贵金属外,金属材料会与周围介质发生化学反应和电
化学反应而遭受腐蚀. 此外,金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为
严重.大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效, 造成极大的浪费和损失. 据一些
工业发达国家统计, 每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的
10 %, 损失金额约占国民经济总产值的2 - 4 %. 如果将因金属腐蚀和磨损
而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的
话, 其数值更加惊人. 因此, 发展金属表面防护和强化技术, 是各国普遍关
心的重大课题.
随着尖端科学和现代工业的发展,各工业部门越来越多地要求机械设备
能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的
磨损和腐蚀)下长期稳定的运行.因此,对材料的性能也提出更高要求. 采用
高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果, 显然
是不经济的,有时甚至是不可能的。所以, 研究和发展材料的表面处理技术就
具有重大的技术和经济意义。而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了
飞速的发展和提高.
热喷涂技术就是这种表面防护和强化的技术之一, 是表面工程中一门重
要的学科. 所谓热喷涂, 就是利用某种热源, 如电弧、等离子弧、燃烧火焰
等将粉末状或丝状的金属和非金 属涂层材料加热到熔融或半熔融状态, 然
后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预
处理的基体材料表面, 与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层
的一种技术。
一. 热喷涂技术的分类
根据热源的种类热喷涂技术主要分类为：
热 源 温 度 ℃ 喷 涂 方 法
粉末火焰喷涂(焊)
火 丝材火焰喷涂
约3000 陶瓷棒材火焰喷涂
焰 高速火焰喷涂(HVOF)
爆炸喷涂(D - GUN)
电 弧 约5000 电弧喷涂
大气等离子喷涂(APS)
等离子弧 10000 以上 低压等离子喷涂(LPPS)
水稳等离子喷涂
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各种热喷涂方法的热源温度和流速
二. 热喷涂设备
虽然因热喷涂的方法不同其设备也各有差异, 但依据热喷涂技术的原理,
其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组
成.下图为等离子喷涂的设备配置图.
三. 热喷涂工艺
热喷工艺过程如下：
工件表面预处理 → 工件预热 → 喷涂 → 涂层后处理
1. 表面预处理
为了使涂层与基体材料很好地结合,基材表面必须清洁及粗糙, 净化和
粗化表面的方法很多, 方法的选择要根据涂层的设计要求及基材的材质、形
状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定.
净化处理的目的是除去工件表面的所有污垢,如氧化皮、油渍、油漆及
低速火焰喷涂
250 500 750 1000 m/s
2500 5000 7500 10000 oC
0
0
电弧喷涂
等离子喷涂
高速火焰喷涂
温度
速度
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其他污物, 关键是除去工件表面和渗入其中的油脂. 净化处理的方法有, 溶
剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等.
粗化处理的目的是增加涂层与基材间的接触面, 增大涂层与基材的机械
咬合力, 使净化处理过的表面更加活化,以提高涂层与基材的结合强度. 同时
基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布,对提高涂层的结合强度也是有
利的. 粗化处理的方法有喷砂、机械加工法(如车螺纹、滚花)、电拉毛等。
其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法，常用的喷砂介质有氧化铝、碳化硅
和冷硬铸铁等。喷砂时，喷砂介质的种类和粒度、喷砂时风压的大小等条件
必须根据工件材质的硬度、工件的形状和尺寸等进行合理的选择。对于各种
金属基体，推荐采用的砂粒粒度约为16－60 号砂，粗砂用于坚固件和重型件
的喷砂，喷砂压力为0.5－0.7Mpa，薄工件易于变形，喷砂压力为0.3－0.4
Mpa。特别值得注意的一点是，用于喷砂的压缩空气一定要是无水无油的，
否则会严重影响涂层的质量。喷涂前工件表面的粗化程度对大多数金属材料
来说2.5－13 μmRa 就够了。随着表面粗糙度的增加涂层与基体材料的结合
增强，但是当表面粗糙度超过10μmRa 后，涂层结合强度的提高程度便会减
低。
对于一些与基材粘结不好的涂层材料, 还应选择一种与基体材料粘结好
的材料喷涂一层过渡层,称为粘结底层,常用作粘结底层的材料有Mo、NiAl、
NiCr 及铝青铜等.粘结底层的厚度一般为0.08－0.18μm。
2.预热
预热的目的是为了消除工件表面的水分和湿气, 提高喷涂粒子与工件接
触时的界面温度, 以提高涂层与基体的结合强度；减少因基材与涂层材料的
热膨胀差异造成的应力而导致的涂层开裂. 预热温度取决于工件的大小、形
状和材质,以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素,一般情况下预热温度控
制在60 - 120 ℃之间.
3.喷涂
采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况
及对涂层质量的要求。例如，如果是陶瓷涂层，则最好选用等离子喷涂；如
果是碳化物金属陶瓷涂层则最好采用高速火焰喷涂；若是喷涂塑料则只能采
用火焰喷涂；而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话，那就非灵活高
效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂莫属了。总之，喷涂方法的选择一般来说是多
样的，但对某种应用来说总有一种方法是最好的。
预处理好的工件要在尽可能短的时间内进行喷涂,喷涂参数要根据涂层
材料、喷枪性能和工件的具体情况而定, 优化的喷涂条件可以提高喷涂效率、
并获得致密度高、结合强度高的高质量涂层.
4.涂层后处理
喷涂所得涂层有时不能直接使用, 必须进行一系列的后处理.
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用于防腐蚀的涂层,为了防止腐蚀介质透过涂层的孔隙到达基材引起基
材的腐蚀,必须对涂层进行封孔处理. 用作封孔剂的材料很多,有石腊、环氧
树脂、硅树脂等有机材料及氧 化物等无机材料, 如何选择合适的封孔剂, 要
根据工件的工作介质、环境、温度及成本等多种因素进行考虑.
对于承受高应力载荷或冲击磨损的工件,为了提高涂层的结合强度,要对
喷涂层进行重熔处理(如火焰重熔、感应重熔、激光重熔以及热等静压等), 使
多孔的且与基体仅以机械结合的涂层变为与基材呈冶金结合的致密涂层.
有尺寸精度要求的,要对涂层进行机械加工. 由于喷涂涂层具有与一般的
金属及陶瓷材料不同的特点, 如涂层有微孔,不利于散热；涂层本身的强度较
低,不能承受很大的切削力；涂层中有很多硬的质点,对刀具的磨损很快等,
因而形成了喷涂涂层不同于一般材料的难于加工的特点.所以必须选用合理
的加工方法和相应的工艺参数才能保证喷涂层机械加工的顺利进行和保证达
到所要求的尺寸精度.
四. 热喷涂技术的特点
从热喷涂技术的原理及工艺过程分析,热喷涂技术具有以下一些特点.
1. 由于热源的温度范围很宽,因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态
工程材料,如金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料以及由它们组成的复合物等.
因而能赋予基体以各种功能(如耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、隔热、
生物相容、红外吸收等)的表面.
2. 喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制,因此可以在各种
材料上进行喷涂(如金属、陶瓷、玻璃、布疋、纸张、塑料等),并且对基材的
组织和性能几乎没有影响,工件变形也小.
3.设备简单、操作灵活, 既可对大型构件进行大面积喷涂,也可在指定的
局部进行喷涂；既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工.
4.喷涂操作的程序较少,施工时间较短,效率高,比较经济.
随着热喷涂应用要求的提高和领域的扩大, 特别是喷涂技术本身的进步,
如喷涂设备的日益高能和精良,涂层材料品种的逐渐增多、性能逐渐提高, 热
喷涂技术近十年来获得了飞速的发展, 不但应用领域大为扩展, 而且该技术
已由早期的制备一般的防护涂层发展到制备各种功能涂层；由单个工件的维
修发展到大批的产品制造；由单一的涂层制备发展到包括产品失效分析、表
面预处理、 涂层材料和设备的研制、选择, 涂层系统设计和涂层后加工在内
的喷涂系统工程；成为材料表面科学领域中一个十分活跃的学科。并且在现
代工业中逐渐形成 象铸、锻、焊和热处理那样的独立的材料加工技术。成为
工业部门节约贵重材料、节约能源、提高产品质量、延长产品使用寿命、降
低成本、提高工效的重要的工艺手段, 在国民经济的各个领域内得到越来越
广泛的应用。
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五. 各种热喷涂方法概述
1. 氧乙炔火焰喷涂(焊)
是最早的一种喷涂方法。它是利用氧和乙炔的燃烧火焰将粉末状或丝
状、棒状的涂层材料加热到熔融或半熔融状态后喷向基体表面而形成涂层的
一种方法。它具有设备简单、工艺成熟、操作灵活、投资少、见效快的特点。
它可制备各种金属、合金、陶瓷及塑料涂层, 是目前国内最常用的喷涂方法
之一。但是, 由该方法制备的涂层孔隙度较大, 与基体材料的结合强度也较
低。但是, 对于自熔合金而言,如若采用燃烧火焰将其一次喷融或将喷涂层进
行 二次重熔(有火焰重熔、感应重熔和炉熔等)的方法则称为喷焊, 喷焊涂层
由于与基体材料呈冶金结合状态, 因而与基体材料的结合强度大大提高,可
以应用于冲击大、负荷重的工况下,如连续铸造拉矫辊、热轧矫直辊表面采用
镍基自熔合金喷焊涂层进行强化, 均获得了十分良好的耐蚀、耐磨和抗热疲
劳的强化效果.
2. 爆炸喷涂(D - GUN)
本方法是利用氧和可燃性气体的混合气，经点火后在喷枪中爆炸, 利用
脉冲式气体爆炸的能量, 将被喷涂的粉末材料加热、加速轰击到工件表面而
形成涂层。气体燃烧和爆炸的结果可产生超音速高能气流, 爆炸波的传播速
度高达3000 m / s, 其中心温度可达3450℃, 粉末粒子的飞行速度可达1200
m / s。因而爆炸喷涂层涂层致密, 与基体的结合强度高, 最高可达24 kg /
mm2. 该法的缺点是噪音大, 而且爆炸是不连续的, 因而效率较低。爆炸喷涂
是20 世纪50 年代由美国联合碳化物公司发明,但问世后许多年都由该公司所
垄断, 不对外出售技术和设备, 只在其服务公司内为用户进行喷涂加工, 主
要喷涂陶瓷和金属陶瓷, 进行航空发动机的维修.
3. 高速火焰喷涂(HVOF)
高速火焰喷涂（或称超音速火焰喷涂）是20 世纪80 年代出现的一种高
能喷涂方法, 它的开发是继等离子喷涂之后热喷涂工业最具创造性的进展。
虽然高速火焰喷涂方法可喷涂的材料很多, 但由于其火焰含氧少温度适中,
焰流速度很高,能有效地防止粉末涂层材料的氧化和分解, 故特别适合碳化
物类涂层的喷涂。该设备发展到第三代, 性能有了大幅度的提高, 例如
JP-5000、DJ - 2700 等设备其室压达到8 -12 bar,功率达到100 -120 kw, 喷
涂效率可达10 kg / h ( WC -Co), 涂层厚度可达数mm, 涂层性能已能达到
爆炸喷涂的水平。在许多工业部门获得广泛的应用.如航空发动中的耐磨涂
层、造纸机械用的镜面涂层等.近年来,由于电镀铬工艺的环境污染问题,电镀
铬工业在一些工业发达国家受到严格的限制,并逐渐被淘汰, 采用高速火焰
喷涂涂层代替镀铬层的应用越来越受到工业界的关注和重视.
4. 电弧喷涂
电弧喷涂是在两根丝状的金属材料之间产生电弧, 电弧产生的热使金属
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丝熔化, 熔化部分由压缩空气气流雾化并喷向基体表面而形成涂层。该工艺
也具有设备一次投资少, 使用方便、效率高等特点, 但喷涂材料必须是导电
的金属及合金丝, 因而其应用受到了一定的限制, 但它的高效率使得它在喷
涂Al、Zn 及不锈钢等大面积防腐应用方面成为首选工艺。
5. 等离子喷涂(APS)
当某种气体如氮、氩、氢及氦等通过一压缩电弧时产生电离而形成电中
性的等离子体(是物质除气、液、固态外的第四态).等离子弧的能量集中温度
很高, 其焰流的温度在万度以上, 可以将所有固态工程材料熔化. 以这种高
温等离子体作热源将涂层材料熔化制备涂层的工艺就是等离子喷涂。国内外
已有数百种材料用于等离子喷涂, 是应用较普遍的喷涂方法。
等离子喷涂涂层的致密度及与基体材料的结合强度均比火焰喷涂涂层
和电弧喷涂涂层的高,而且也是制备陶瓷涂层的最佳工艺.
等离子技术中引人注目之处是设备的大容量化和高输出功率化, 目前气
体等离子喷涂设备已有200 kw 的设备出售, 不但大大提高了喷涂效率, 也
使涂层质量更为改善, 因而可以实现大面积高质量涂层的连续生产, 如柔性
印刷用网纹辊镜面陶瓷层以及高分子薄膜电晕处理用陶瓷绝缘涂层的制备
等.
6. 低压等离子喷涂(LPPS)
等离子喷涂可以在不同气氛和不同压力下实现, 当喷涂作业在气氛可控
的负压密封容器内进行时就成为低压等离子喷涂。低压等离子喷涂的优点是：
焰流速度高、粒子动能大,形成的涂层致密、结合强度高； 低压环境下可对
基体进行预热和进行反向转移弧电清理, 进一步提高涂层与基体的结合强
度；由于没有大气污染, 涂层材料不氧化成分变化小, 因而可以进行活性金
属如Ti、Ta、Nb 等的喷涂；还可使形成等离子体的气体在喷涂过程中与涂层
材料进行反应,形成特殊化合物涂层。由于具有以上特点, 低压等离子喷涂主
要用于制备航空工业等高科技领域的涂层, 如飞机涡轮发动机叶片抗高温氧
化和热腐蚀的MCrAlY(M = Co、Ni、Fe)涂层,以及制备人体人工植入体用生
物功能涂层.
7. 水稳等离子喷涂
水稳等离子喷涂是一种高功率和高速等离子喷涂方法, 它是在由高速旋
转的水形成的隧道里产生的弧中,水蒸气分解形成O2 和 H2 的等离子工作气的
喷涂方法。与气体等离子喷涂方法相比, 其焰流温度更高体积更大更长, 特
别是能量更高, 因而特别适合于高熔点氧化物陶瓷的大量喷涂。其主要优点
是：输出功率大(150 -200 kw), 涂层结合强度是气体等离子喷涂涂层的2 -
3 倍, 并且涂层致密, 其硬度、耐磨性和耐热冲击性能也有很大提高； 喷涂
效率高, 喷涂能力最大为50 kg / h, 涂层厚度可达20 mm , 而且可以喷涂
分散性较大的粉末, 因而特别适合陶瓷部件的喷涂成形； 只需水和空气, 运
行成本低, 比其他喷涂方法经济。 本方法的缺点是焰流为氧化焰, 不适喷
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涂容易氧化的材料。此外, 喷涂枪体积较大, 比较笨重.
六. 热喷涂原理和涂层性能
♦热喷涂原理
1. 热喷涂涂层的形成
热喷涂时，涂层材料的粒子被热源加热到熔融态或高塑性状态，在外
加气体或焰流本身的推力下，雾化并高速喷射向基体表面，涂层材料的粒子
与基体发生猛烈碰撞而变形、展平沉积于基体表面，同时急冷而快速凝固，
颗粒这样遂层沉积而堆积成涂层。
2．热喷涂涂层的结构特点
热喷涂涂层形成过程决定了涂层的结构特点，喷涂层是由无数变形粒
子相互交错呈波浪式堆叠在一起的层状组织结构，涂层中颗粒与颗粒之间不
可避免地存在一些孔隙和空洞，并伴有氧化物夹杂。涂层剖面典型的结构如
下图，其特点为：
＊ 呈层状
＊ 含有氧化物夹杂
＊ 含有孔隙或气孔
典型的涂层剖面图
3. 热喷涂涂层的结合机理
涂层的结合包括涂层与基体的结合和涂层内部的结合。涂层与基体表
面的粘结力称为结合力，涂层内部的粘结力称为内聚力。涂层中颗粒与基体
之间的结合以及颗粒之间的结合机理，目前尚无定论，通常认为有以下几种
方式。
（1） 机械结合
碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒和凹凸不平的表面相互嵌
合，贝以颗粒的机械联锁而形成的结合（抛锚效应），一般来说，涂层与基
体的结合以机械结合为主。
（2） 冶金－化学结合
这是当涂层和基体表面产主冶金反应，如出现扩散和合金化时的
一种结合类型。当喷涂后进行重熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合主要是冶
金结合。
基体粗糙度
氧化物加杂 孔隙或孔洞 颗粒间的粘接颗粒基体粗糙度
基体
涂层
对基体的粘接力
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（3） 物理结合
颗粒与基体表面间由范德华力或次价键形成的结合。
4。涂层的残余应力
当熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形的同时受到激冷而凝固，从
而产生收缩应力。涂层的外层受拉应力，基体有时也包括涂层的内层则产生
压应力。涂层中的这种残余应力是由热喷涂条件及喷涂材料与基体材料的物
理性质的差异所造成的。它影响涂层的质量、限制涂层的厚度。工艺上要采
取措施以消除和减少涂层的残余应力。
♦ 热喷涂涂层的性能
1. 化学成分
由于涂层材料在熔化和喷射过程中，在高温下会与周围介质发生作
用生成氧化物、氮化物，以及在高温下会发生分解， 因而涂层的成分与涂
层材料的成分是有一定的差异的，并在一定程度上影响涂层的性能。如
MCrAlY 氧化后会影响其耐蚀性，而WC－Co 经氧化和高温分解后其耐磨性
会降低。通过喷涂方法的选择可以避免和减轻这一现象的发生。如采用低压
等离子喷涂可大大减少涂层材料的氧化，而高速火焰喷涂则可以防止碳化物
的高温分解。
2. 孔隙度
热喷涂涂层中不可避免地存在着孔隙，孔隙度的大小与颗粒的温度
和速度以及喷涂距离和喷涂角度等喷涂参数有关。一般来说，温度及速度都
低的火焰喷涂和电弧喷涂涂层的孔隙度都比较高，一般达到百分之几，甚至
可达百分之十几。而高温的等离子喷涂涂层及高速的超音速火焰喷涂涂层则
孔隙度较低。最低可达0.5％以下。
3. 硬度
由于热喷涂涂层在形成时的激冷和高速撞击，涂层晶粒细化以及晶
格产生畸变使涂层得到强化，因而热喷涂涂层的硬度比一般材料的硬度要高
一些，其大小也会因喷涂方法的不同而有所差异。
4. 结合强度
热喷涂涂层与基体的结合主要依靠与基体粗糙表面的机械咬合（抛
描效应）。基材表面的清洁程度、涂层材料的颗粒温度和颗粒撞击基体的速
度以及涂层中残余应力的大小均会影响涂层与基体的结合强度，因而涂层的
结合强度也与所采用的喷涂方法有关。
5. 冷热疲劳性能
对于一些在冷热循环状态下使用的工件，其涂层的抗冷热疲劳（或称
热震）性能至关重要，如若该涂层的抗热震性能不好，则工件在使用过程中
便会很快开裂甚至剥落。涂层抗热震性能的好坏主要取决于涂层材料与基体
材料的热膨胀系数差异的大小和涂层与基体材料结合的强弱。
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七．热喷涂材料及涂层功能和应用
􀂋 热喷涂材料
目前实际应用中已实现工业化生产的喷涂材料有金属、合金和陶瓷等, 主
要以粉末、丝材、棒材状态使用, 其中喷涂粉末占喷涂材料总用量的70 %以
上. 用作涂层的材料有：
1. 热喷涂用粉末
纯金属粉末： W，Mo，Al，Cu，Ni，Ti，Ta，Nb 等
合金粉末： Al-Ni，Ni-Cr，Ti-Ni，Ni-Cr-Al，Co-Cr-W，
MCrAlY(M=Co、Ni、Fe)，Co 基、Ni 基、Fe 基自
熔合金等
氧化物陶瓷粉末： Al2O3，ZrO2，Cr2O3，TiO2 等
碳化物粉末： WC，TiC，Cr3C2 等
金属陶瓷粉末： WC-Co，Cr3C2-NiCr 等
塑料粉末： 尼龙， 聚乙烯，聚苯硫醚等
2. 热喷涂用丝材
Al、Cu，Zn，Al-Zn 合金，巴氏合金，不锈钢，Ni-Al 丝等
3. 热喷涂用棒材
Al2O3，Cr2O3，ZrO2 等
􀂋 涂层功能和应用
1. 抗磨损涂层
磨损是造成工业部门设备损坏的主要原因之一, 可能产生磨损的工作条
件包括微振、滑动、冲击、擦伤、侵蚀等.抗磨损涂层应该是坚硬的,而且具
有耐热和耐化学腐蚀的性能.Fe、Ni、Co 基自熔合金以及WC - Co 和Cr3C2-NiCr
等金属陶瓷以及 Al2O3、Cr2O3 等陶瓷材料具有上述这些性能. 采用涂层技术
提高工件表面耐磨性的应用非常广泛, 如活塞环、齿轮同步环喷涂Mo 涂层,
纺织机械中的罗拉、导丝钩等零部件喷涂耐纤维磨损的 Al2O3、 Al2O3 -TiO2
陶瓷涂层, 泵和阀门密封面喷涂Cr2O3、WC-Co 等耐磨涂层, 大马力载重汽车
曲轴及大型磨煤机、排风机轴等采用Fe 基合金材料进行磨损修复和耐磨强化
等。
2. 防腐蚀涂层
长期暴露在户外大气(海洋、工业及城乡大气)和不同介质(海水、河水、
溶剂及油类等)环境中的大型钢铁构件,如输变电铁塔、钢结构桥、海上钻井
平台、煤矿井架以及各种化工容器如储罐等,受到不同程度的环境氧化和侵蚀.
采用Al、Zn、Al - Zn 合金及不锈钢等涂层进行防护,可以获得长达20 年以
上的长期防护效果.一些受到气体腐蚀和化学腐蚀的部件,可以根据具体工况
(如介质、浓度、温度、压力等)选择合适的金属、合金、陶瓷及塑料等涂层
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材料进行防护.
3. 抗高温氧化和耐热腐蚀涂层
对于一些暴露在高温腐蚀气体中的部件,受到高温、气体腐蚀及气流冲
刷的作用,严重影响了设备的寿命和运行的安全.抗高温氧化及高温腐蚀的材
料除了必须抗高温氧化和耐腐蚀外,还必须具有与基体材料相似的热膨胀系
数,方不会因温度周期变化和局部过热导致涂层抗热疲劳性能下降.用作抗高
温氧化和高温腐蚀的涂层材料有：NiCr、NiAl、MCrAl、MCrAlY(M = Co、 Ni、
Fe)及Hastiloy 和Stellite 合金等. 这类涂层的典型应用如电厂锅炉四管
(水冷壁管、再热器管、过热器管及省煤器管)及水冷壁等的高温氧化腐蚀一
直是电力、造纸、化工等工业锅炉用户需要解决的问题,经多年研究、实践证
明, 采用电弧喷涂Ni - Cr、Fe -Cr -Al、Ni-Cr -Al、45CT 等涂层能获得良
好的防护作用,使用寿命最长达9 年.MCrAlY 涂层用于航空涡轮发动机叶片涂
层以及作为涡轮发动机燃烧室、火焰筒等用热障涂层的粘结底层。
4. 热障涂层
ZrO2、Al2O3 等陶瓷涂层,熔点高、导热系数低, 在高温条件下对基体金
属具有良好的隔热保护作用称为热障涂层.这种涂层一般 由两个系统构成,
一是由金属作底层, 另一则是由陶瓷作表层.有时为了降低金属和陶瓷间的
热膨胀差异和改善涂层中的应力分布, 常在粘结底层和陶瓷面层间增加一过
渡层,该过渡层或为由底层金属和面层陶瓷材料以不同比例混合的多层涂层
或为由金属及陶瓷材料成分连续变化的涂层来形成所谓的成分(或功能)梯度
涂层.金属粘结底层为Co 或Ni、加有Cr、Al、Y 的合金材料, 陶瓷材料最好
采用由Y2O3 稳定的ZrO2, 热障涂层一般用于柴油发动机活塞、涡轮发动机燃
烧室、阀门和火焰稳定器等.
5. 绝缘涂层
陶瓷材料不仅具有高的硬度和优良的耐磨性能, 还具有十分优良的绝缘
性能, 采用高能等离子喷涂的Al2O3 涂层涂层致密、绝缘强度高, 是理想的绝
缘涂层。 如果采用有机或无机物质对喷涂层再进行封孔处理, 则将获得更为
优良的绝缘效果.目前这种高度绝缘的涂层已用于对高分子材料薄膜进行活
化处理的电晕放电辊表面,效果良好.
6. 间隙控制涂层
采用复合粉末, 在基体上喷涂软质的可磨耗密封涂层是航空、航天工业
中迅速发展起来的高温密封、控隙技术, 是现代热喷涂涂层的重要应用之一。
在配合件的接触运动中采用可磨耗涂层可以使配合件自动形成所必须的间隙,
提供最佳的密封状态. 目前,高技术的可磨耗涂层材料是由两种粉末的混合
粉或团聚粉组成,用火焰或等离子喷涂方法制备. 一般来说, 可磨耗涂层由金
属本体和非金属填料组成 , 填料通常是石墨、聚脂、氮化硼等. 填料的作用
是减弱涂层本身的整体性,从而增强涂层的可磨损性. 已经开发了一系列的
喷涂用可磨损涂层材料,这些涂层用 于表面的空气密封部位,压气机或透平
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叶片与金属表层结构或机匣之间,获得了良好的密封效 果.可磨耗 涂层还可
用于迷宫式密封,该涂层用来疏导冷却空气,减少发动机压缩空气的损失,并
保持转子轴的压力平衡.
7. 尺寸恢复涂层
热喷涂是恢复零部件尺寸的一种经济而有效的方法.无论是因工作磨损
还是因加工超差造成工件尺寸不合要求,均能利用热喷涂技术予以恢复.这种
方法既没有焊接时的变形问题, 也不象特殊的电镀工艺那样昂贵.同时新表
面可以由耐磨或抗蚀材料构成,也可以与工件的构成材料相同.修复各种轴类
和柱塞件是典型的应用, 包括迥转轴、汽车轴、往复柱塞、轴颈、轧辊、造
纸烘缸以及石油化工工业中的泵类叶轮叶片及外壳等.发电机汽缸中分面现
场热喷涂修复是热喷涂恢复平面工件尺寸的一个成功的应用例。发电机汽缸
在长期的使用中其中分面由于微振、热汽流腐蚀及冲蚀等作用而发生多处形
状不同、面积不等及深浅各异的破坏，引起泄漏而影响发电机效率。采用热
喷涂方法分别对各破坏处进行喷涂填补，然后通过打磨使得汽缸平面恢复平
整并达到所需的尺寸精度。热喷涂技术不失为重量大、结构复杂和价格昂贵
的汽缸的中分面现场修复的安全(不会发生变形)、简便而高效的方法。
8. 生物功能涂层
在不锈钢或钛基体上喷涂生物功能陶瓷涂层,如羟基磷灰石等, 能有效
地克服金属型人工骨骼与生物体组织不相容和体液腐蚀问题,并能改善人体
组织与人工植入体的结合.
9．远红外幅射涂层
某些氧化物具有高的热幅射率, 在受热时能够幅射出远红外波, 这种波
的能量极易被高分子有机物(如油漆)、水、空气等物质的分子吸收产生共振
而产生内热, 从而加速过程的进行. 在加热元件上喷涂这种涂层, 其节电效
率一般平均在25-40 % 左右。

㈧ 静电喷枪喷漆安全吗

• 静电喷枪喷漆：

雾化的油漆微粒在直流高压（80～90kV）电场中带负电荷，在电场力作用下，油漆微粒飞向带正电荷的工件表面，形成漆膜，此过程称为静电喷漆。

目前使用传统液体喷涂、人工手喷的作业方式，存在油漆浪费量大、环境污染严重、清理困难、生产效率低、产品色差、质量不稳定等问题。而静电喷漆就能解决这些问题。它的原理与静电除尘相同，是利用高压所形成的静电场来进行喷漆的新技术。它与人工喷漆相比具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点。

• 旋杯式静电喷漆装置

油漆通过涂料管进入高速旋转的碟杯，从喷杯喷出的油漆，由于喷杯的高速旋转而被雾化。油漆雾粒子因喷杯接负高压(60—120kV)而带负电，互相排斥均匀散开，同时，在电场力的作用下，向接正高压的工件飞去，被吸附在工作表面上形成光亮牢固的油漆层。静电喷漆由于电场力作用范围小，所以不会污染空气。

• 静电喷漆技术

一、静电喷漆技术前言
随着工业技术水平的不断发展与人们精神文明水平络续改善的同时，人们对产品在外观上的要求也越来越高，既需雅观雅致又要务实惠信得过，静电喷漆技术就是近年来在国际外敏捷发达起来的新型技术，被广泛应用到各个工业行业表面处理中。它不单能节俭涂料，相比传统喷漆。及能提高环境的净化水平，而且能够使喷涂工艺机械化、连续化、减少喷涂的不良率，获得极佳的涂膜效果。静电喷漆技术大大提高劳动出产率，改善劳动条件，从而获得可观的社会经济效益。从用户体验来看，能更好的满足各行业企业。
二、静电喷漆基础原理
静电喷漆是以被涂物为正电极，日常情景下接地；涂料雾化装置为负电极，接电源负高压，这样在两极就酿成了高压静电场。由于在阴极孕育发生电晕放电，可使喷出的涂料介质带电，并进一步雾化。遵照“同性相斥，异性相吸”的原理，已带电的涂料介质受电场力(F=扭)的作用下，涂料对被涂物形成环抱效果，沿电力线定向地流向带正电的被涂物外观，堆积成一层平均、附着牢固的薄膜。静电喷漆技术也可采用正极性电晕放电，但负极性电晕放电的临界电压较正极性电晕放电低，又较为稳定、不易孕育发生火花。在通常情景下将被涂物作为正极接地。

三、静电喷漆设备
静电喷漆设备——静电喷枪（包括喷枪一支，雾化喷嘴一个，静电发生器一台，以及供漆泵浦一台），静电喷漆枪市场上应用较多见品牌有海马，元麒，弘大，岩田，固瑞克等，台湾海马，元麒，弘大因成本上的优势（包括售后维护成本），而且技术参数已经达到可以满足各种产品、涂料的喷涂要求。喷漆枪雾化喷嘴可以根据涂料，被涂物的不同进行选择，比如TCN20金属圆形喷嘴，适合喷涂透明漆，扇形喷嘴适合喷涂大平面的产品，带磁圆形喷嘴适合喷涂色漆等等，喷嘴的选择最好咨询专业的技术人员，关于静电发生器一般高电压出力一般是在30KV-80KV之间，而一般的供漆泵浦喷涂压力一般都在0.4MPA左右。此外静电喷漆设备根据功能的不同有手动静电喷漆和自动静电喷漆，原理都是一样，静电喷漆主要是安装在自动化生产线上使用，如机器人，往复机上但是灵活性没有手动静电喷漆那么高，很多产品必须使用手动静电喷漆才能达到喷涂要求。
四、静电喷漆发展历史
1876年法国发现静电有使液体微粒化的作用,1903年美国发表了利用静电雾化的专利,1944年法国奠定杯式静电喷涂基础。1956年美国获静电涂装装置专利,尔后美、法、英、瑞士、日本许多公司相继出现各种静电涂装设备。50年代我国引进旋杯式静电喷涂设备,70年代引进Ω式(即园盘式)静电喷涂设备。

安全及操作注意事项

1 电气：

静电喷漆区内不应设置与喷漆无关的电气设备。在进行静电喷漆作业时，严禁在静电喷漆区内使用携带式灯具和其他移动式用电设备。

2 通风

在静电喷漆时，应保持送、排风状态。送、排风未开启时，喷涂设备不应工作。喷漆工作结束后，送、排风应持续进行5～10min后再关闭。

3 接地

3.1喷漆间内所有金属材料的导电性物质（如涂料泵、涂料桶、溶剂桶、塌台、灭火器等）要切实接地，且接地电阻小于10Ω。

3.2空气软管为专用的软管，内有金属丝接地。

3.3保持轨道清洁，保证轨道内存水，才能保证喷涂工件接地状态良好。

3.4进入喷漆间和调漆间，应触摸导电球，以消除人体携带的静电。

4 个人防护

4.1作业时应戴专用导电手套，也可不戴手套，使手直接接触枪柄金属处，保证操作者接地。

4.2作业人员应穿防静电服，不得穿丝绸、合成纤维等易产生和积聚静电荷材料制成的内衣。

4.3作业人员不应佩戴孤立的金属物体。

5 操作

5.1涂料电阻值为15～70MΩ

5.2常用涂料压力0～0.3MPa

5.3常用空气压力0.05～0.4MPa

5.4喷嘴前端与工件距离150～200mm为宜。

5.5喷漆时不应将喷枪对人，不应将手放置在喷嘴上。

5.6喷漆前检查涂料是否有泄漏，如有不应进行喷涂作业。

5.7静电喷涂作业中，请勿使喷枪顶端的高压电极及其周边部分接近或接触被喷涂物及接地物品。

5.8中断或完成喷涂作业时，务必先切断控制电源，等待5秒钟后，将喷枪顶端的电晕针与地线或接地的金属物体接触10秒钟以上，使其放出残留电荷。

5.9在喷漆作业中，不应使绝缘物体碰触工件和静电喷枪。

5.10作业人员喷漆作业时，如果感觉到电击，应立即停止作业。

6 清洗

6.1清洗时关闭静电喷枪电源。

6.2不可将枪体浸泡与溶剂中。要手持喷枪，用软毛刷或抹布蘸溶剂清洗。

6.3喷嘴堵塞时，应先以溶剂浸泡后，再用压缩空气吹，不可使用金属刷。

6.4喷嘴在作业过程中也要经常清洗，附在喷嘴部分的涂料会使微粒化不良并影响静电效果。

6.5应用金属容器盛装清洗溶剂，容器应可靠接地。

6.6清洗溶剂的罐装量不应超过该容器容积的80%。

6.7应在通风良好的区域内清洗。

7 维修

7.1维修前应停止静电喷漆作业，送排风继续运行。

7.2维修时应停止喷漆作业并确保风机继续运行。

7.3静电喷漆室严禁一切明火作业。如维修作业有可能产生火花时，维修单位的有关人员应订出可靠的消防安全方案，经所在部门负责人同意，填写“高危作业审批单”，由维修部门负责人签批，报安技科审核，安技科审核后，派人到现场检查预防措施，确认预防措施完善后，方可作业。

8 其它

8.1不得在静电喷漆区内穿脱衣服、帽子或类似物。

8.2静电喷漆室地面格栅应定期清洗，防止漆渣积聚过多，表面绝缘，不要随意向格栅上喷射油漆。

8.3喷漆间内尽可能少的存放油漆和溶剂容器以及不必要的物品，空容器及时移除喷漆间。

8.4将涂料或溶剂从一个金属容器倒入另一个金属容器，应将两个金属桶有效连接和接地。

8.5未穿导电鞋的人员不应进入喷漆间，严禁接触正在作业的人员。

8.6连接电缆要捆束离枪柄末端70cm左右。

• 特别注意事项

1.使用时电压应该控制在9万伏以下，超过这个电压，会对人体健康不利，另外短路电流要控制在0.7mA以下。

2.为了尽快消除静电荷，手工喷涂时，喷枪使用后要立即接触地面，及时释放残留电荷，同时人体与地面不要绝缘，以尽快消除人体上的电荷。

3.被涂工件和喷枪口之间的距离不要太近，要保持10cm以上，防止短路产生火花。

4.在操作前一定要检查各部分的线路连接是否正常，一定注意机壳、工件的正常接地，以避免高压静电。

静电喷漆设备专业厂家——弘大HDA。手持静电喷漆枪，自动静电喷漆枪，旋杯静电喷漆枪等。

㈨ 五金喷漆

一、 底材：

五金件烤漆的底材有：

冷轧钢板冲压件或板材

镀锌钢板冲压件或板材

镁合金冲压件或板材

铝合金冲压件或板材

不过烤漆工艺是大同小异的

二、 五金烤漆流程：

前处理?.烘干?底漆涂装?烘烤?面漆涂装?烘烤?检查?包装

三、 表面预处理:

（1）1 除油；2 水洗；3 除锈；4 水洗；5 表调；6 水洗；7 磷化；8 水洗；9 水洗；10 烘干;

（2）前处理的目的与重要性：

? 前处理的目的是为了得到良好的涂层，由于以上的冲压件在制造、加工搬运、保存期间会有油脂，氧化物锈皮，灰尘，锈及腐蚀物等在表面上，若不去除将直接影响到涂膜的性能，外观等，所以前处理在涂装工艺中占有极为重要的地位。

（3）前处理的意义：

? 涂装前处理与涂布、干燥为涂装工艺三大主要工序，其中涂装前处理是基础工序，它对整个涂层质量、涂层使用寿命、涂层外观等均有着重要影响

? 通过脱脂、除锈、磷化等工序后的工件表面清洁、均匀、无油脂

1、 除油：

主要有矿物油、润滑脂、动、植物油脂，比如操作与搬运过程中用手摸等油脂使绝大多数涂料的附着力严重下降，并影响它们的干燥，也使涂层的硬度和光泽度降低。

以碱溶液除去工件上之油污，主要的碱为NaOH,NaHCO3等等混合而成；可以买到专门的脱脂粉，然后配制成水溶液；肥皂的皂化作用；

2、 水洗

以清水漂洗，以免前一工序中的溶液污染到下一工序。清水必须是活的（流动的）。

3、 除锈

黄锈能促进腐蚀产物在涂层下蔓延，使涂层失去屏蔽性和不透湿性。在高温高湿条件下能导致涂层和金属的早期损坏，松散的黄锈，附着力差，能与涂层一起脱落。

除锈的方法很多，如碱液法，酸液法，机械法，电解法等，常见的是碱液法。以化学溶液除去工件表面的氧化皮，锈迹等，一般是用硫酸，也有用草酸。还可辅以超声波清洗。

4、 表调（中和）

表面调整的简称：以酸（或碱）溶液除去除锈工序中表面多余的碱（或酸），调整酸碱度尽可能到中性，即PH值=7；

作用：加快磷化速度，细化磷化结晶，增加磷化的结晶点；

5、 磷化

磷化是涂装前处理的中心环节，用磷酸式锰、锌、镉的正磷酸盐溶液处理金属工件，使在工件表面上形成一层不溶性磷酸盐保护膜，所形成的磷化膜系具有细微小孔的致密结构，增大了工件表面积，可以增大涂层接触面积，使磷化膜与涂层之间产生有利的相互渗透，大大提高有机涂层对工件的附着力 。

磷化所形成的磷化膜是一层稳定的不导电的隔离层，使金属表面由优良导体变为不良导体，抑制了微电池形成，有效地阻止涂层腐蚀。

磷化常用的方法按处理温度分为高温磷化（70~90℃ ），中温磷化（50~70℃ ）和常温磷化（20~30℃ ）。

磷化膜一般是黑色的。

6、 烘干

以上前处理过程基本都是在水槽中进行的。并且每一工序有时间的规定。烘干水分，准备涂漆；

四、 上挂前品检

在上线之前对未涂漆之工件进行外观检查；有很大一部分是已涂过漆的不良品，要检查是否可直接喷涂或是要脱除旧漆；脱除旧漆方法，溶剂浸泡清洗或用专用的脱漆剂脱除。

五、 打磨

非必需过程，除去表面粒状杂质并增加一定粗糙度以增加油漆附着力；

第一遍：400#水砂纸

第二遍；800#水砂纸或更细

六、 上挂

将产品勾于挂具上，挂具导电并随流水线移动；挂具应为导电体，并需接地（针对静电涂装）；挂具一般根据产品的不同特点而定制的；数量很多，整条流水线周转使用

七、 吹尘

除去表面灰尘，毛屑等；压缩空气；静电除尘枪；火焰燃烧；

八、 手工喷涂

在自动喷涂前对电位较低处（如阴影部分，凹部等进行预喷涂，但也是必备的没有自动喷涂设备时的选择，效率不高，产能有限，不稳定因素多，不良率较高，漆膜厚度不均等

手工喷涂的设备主要包括空气压缩机，输气管，空气油水分离器，喷枪，涂料容器，喷漆室等。

喷枪的种类有：1、重力式；2、吸上式；3、压送式

九、 Disk喷涂

Disk自动喷涂属于静电喷涂的范畴，利用喷涂装置与接地工件之间的高电压差产生静电力，Disk以固定速度产生的离心力将涂料甩出，静电雾化涂料后涂覆于工件上，Disk上下移动覆盖整个工件范围；

Disk喷涂设备实际上是旋盘式静电喷涂设备，也可称为离心力静电雾化设备，旋盘转速为：5 000~60 000 r/min，工作电压为：70~120KV，采用空气马达驱动，静电涂装使用的静电涂料，涂料的电阻值需控制在一定的范围内；

十、 补漆

检查Disk喷涂缺陷（少漆，漆薄等）部位进行修补，通过检查可及时发现Disk喷涂的缺陷并加以调整，对Disk喷涂不到的位置进行喷涂；

十一、 预热炉烘烤

以较低温度（如80~150℃）烘烤，使溶剂部分蒸发，湿漆膜流平

十二、 主炉烘烤

以较高温度（如180~185℃）强制烘烤，将油漆烤干，流水线速度越快，则温度需调的越高；

十三、 品检

检查成品；

十四、 下挂包装

取下工件，包装；进入下一加工工序或成品入库；

液体涂装与粉体涂装

一、 液体涂装：

涂料与溶剂（或还加硬化剂）混合后施工，以压缩空气或静电力雾化后飞向工件并附着，溶剂蒸发（或相互反应）后固化成膜；VOC（可挥发有机气体）含量高，对人体有较大危害；涂料利用率很低，仅约50%；一次喷涂所形成的膜厚为15~25um；

二、 粉体涂装：

涂料为细粉状态，通过静电作用附着于工件，通过高温烤炉时，涂料熔融，流平，并交联固化；VOC含量为零，但要注意粉尘的危害；涂料可回收使用，利用率可达99%以上；设备投资大；适合于厚膜涂层的涂装,一次喷涂膜厚为50~150um；

三、 涂膜性能（1）

机械物性：冲击强度 50Kg/cm涂怪无龟裂；杯突 6.0mm以上/每秒压出1mm；附着力 (百格)测试，涂层无脱落（分等级）；耐弯曲性 1mmØ,180°弯曲，涂层无裂缝；铅笔硬度2H,允许轻微痕迹；

化学性能：耐沸水性 沸腾水，1hr浸泡，无异常；耐碱性 5％NaOH,240hr无变化；耐酸性3％HCL,240hr无变化；耐溶剂性 二甲苯，24hr无变化；耐污染性 唇膏，常温下24hr无异常；

耐热性：180℃ x l hr 色差 E<0.8,保光性优异；

耐腐蚀性：耐盐雾性 1000hr无变化；耐湿热性 500hr无变化；

超声波清洗原理

超声波清洗属物理清洗，把清洗液放入槽内，在槽内作用超声波。由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波，在传播过程中，介质的压力作交替变化。在负压区域，液体中产生撕裂的力，并形成真空的气泡。当声压达到一定值时，气泡迅速增长，在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时，液体间相互碰撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小，但加速度却非常大，局部压力可达几千个大气压，这就是所谓的空化效应。

磷化基本原理

磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。