热喷涂工艺流程
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
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0.3－0.4Mpa。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。
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超音速喷涂技术原理
现有设备中， 热源有火焰、等离子、电弧等几种， 工作气体(或工作液体) 也有所不同， 但均采用L aval 喷嘴或等截面喷嘴两种方式获得超音速[ 1 ]。如超音速火焰喷涂是利用可燃气(如氢气、丙烷或丙烯) 或液体燃料(如航空煤油) 等与氧气混合， 在燃烧室点燃， 剧烈膨胀的气体受喷嘴的约束形成超音速高温火焰流， 粉末沿燃烧室轴心由惰性气体(如氮气) 送入，烘缸超音速喷涂，受到加热与加速而喷出。超音速等离子喷涂是借助氩气和氮气通过L aval 喷嘴产生扩展型等离子弧，再利用扩展弧来加热气体得到超音速等离子射流同时有效地加温加热喷涂粉末。超音速电弧喷涂则是利用丙烷等燃气与压缩空气燃烧产生焰流，并且燃气被调节成过量，使焰流具有一定的还原性。冷喷涂技术基于加压的预热气流、渐缩放的喷嘴和加压的粉末送料器，产生细的高度聚焦的喷涂气流；气体压力越高，粒子速度越大。
焰流是否达到超音速可通过观察火焰中是否存在马赫锥来判断。当焰流达到超音速时，焰流的速度可以达到2～5 马赫。将粉末沿轴向或径向送进焰流中，即可实现喷涂。在燃烧过程中产生的能量将用来加热和加速焰流及粉末。气流的速度与气体的成分、压力、流量、温度、密度以及喷枪喷嘴的通径等有关。L aval 喷嘴是按流体动力学的原理设计的。喷嘴的流道是由细的喉管和逐渐加粗到某一尺寸的锥形管组成，在瑞利流和范诺流效应下，L aval 喷嘴在喷嘴内部焰流达到阻塞状态，从而在出口处获得超音速射流，当亚音速气流进入L aval喷嘴的收缩段后，由于过流断面积逐渐减小，气流膨胀加速到喷嘴喉部，压力值下降到临界压强值P = P 0 [2k + 1] kk- 1 对于空气，南昌超音速喷涂，k= 14，则P = 0. 528P 0，此时焰速达到音速，气体流量达大值，此气流在其后的扩张管内的流动将会是继续减压增速，碳化钨超音速喷涂，因而在喷嘴出口处可获得超音速焰流。其速度由可压缩流体力学公式计算: V = 当P 0 达到一定值后，按喷嘴入口和出口的压力，塔轮超音速喷涂，存在一个能够获得超音速焰流的合理的喷嘴形状，燃气通过喷嘴后就可获得超音速流。而且，随着P 0 的增大，喷嘴出口处气流的速度增高[ 10 ]。但对于等截面喷嘴的喷枪，是在喷嘴出口处达到阻塞状态，在喷可以得到的大焰流速度为当地音速[ 11 ]。理想气体的当地超音C 定义为: C = K R T (1) 其中: K 为气体的比热比， R 为气体常数， T 为当地温度。当地马赫数M 定义为当地气流速度V 与当地音速C 之比: M = V ?C (2) 马赫数M = 1 的状态为临界状态， 此时， 流动状态被称为阻塞， 对于等截面喷管， 喷枪出口处焰流速度达到大， 等于当地音速。因为， 对于流过等截面喷管的焰流， 对焰流的加热(瑞利流: Reyleigh f low ) 和摩擦(范诺流: Fanno f low ) 都将增加焰流的速度和马赫数。当焰流达到阻塞状态时， 在自由射流中将产生膨胀波和压缩波，这两种波相交将在射流中产生明亮的马赫锥。锥角的一半称为马赫角， 马赫角的正弦与马赫数成正比。
根据马赫角的大小就可以确定马赫数， 再由(1) 式和(2) 式即可得出焰流的速度V 。
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