熱噴涂技術
涂層故障的判斷及解決方法
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發布時間：
2011-11-23 00:00
熱噴涂涂層的故障一般有：剝離、裂紋、孔隙率超標、氧化物含量超標、結合強度超標、界面污染物超標、噴后工件嚴重變形、涂層在加工后剝離或龜裂等等。
熱噴涂涂層的故障一般均與下述因素有關：
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材料選擇
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材質是否恰當，規格（絲材的線徑，粉末的粒度）是否合理。
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涂層結構
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涂層結構設計是否正確，復合涂層的組分選擇及它們的配比是否恰當，多層結構的設置及各層厚度分布是否科學。
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零件結構
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零件的結構設計，特別是邊角處的結構設計是否合理、是否適應噴涂要求。
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噴涂表面的噴前預處理
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工件的預加工、表面的清潔和除脂是否能滿足噴涂要求。噴砂處理的砂粒材質和粒度的選擇及噴砂的工藝參數設定是否合適。
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工藝的各項參數
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熱噴涂工藝的各項參數是否正確、得當。
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后處理工藝
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涂層的后處理工藝是否科學。
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如果涂層能滿足使用要求，則以上各項工作是合格的。如果不是，則以上每一項都有可能影響到涂層的最終質量。
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若涂層出現剝離，產生的原因可能是：
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原因
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改進方法
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工件表面的預加工不當，造成涂層覆蓋困難，局部應力過大。
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修改工件的結構設計以適應噴涂要求。
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工件表面預處理不當，表面粗糙度不足或被污染。
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改進表面預處理工藝。
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涂層材料選擇不當或涂層結構不合理，涂層的內應力過大。
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如有必要可設置粘接底層。改進涂層結構，分散層間熱應力；改進噴涂工藝。
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噴涂距離、角度不當或冷卻不當，或造成涂層過熱。
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噴涂過程中加強冷卻，使工件溫度不超過一定值（如不高于150℃）。
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噴涂過程中涂層材料沉積過快。
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調整工件噴涂表面與噴槍的相對速度或送粉（絲）量。
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若涂層出現裂紋，產生的原因一般認為是涂層內部的應力過大，涂層通過開裂來釋放其內應力。一般壓應力為主的涂層（如JP5000/8000 HP/HVOF涂層及爆炸噴涂涂層）不易產生裂紋。
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涂層內應力過大的原因
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解決方法
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涂層結構不當，造成涂層層間的熱應力過大。
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選擇恰當的噴涂方法，盡量減少每遍的噴層厚度，盡可能減少涂層內應力。
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噴涂時冷卻不當，噴涂距離過小，致使涂層過熱，并造成涂層中集中大量的內應力。
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加強噴涂過程中對工件的冷卻。噴后受熱工件進行適當保溫，使之緩冷。
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涂層孔隙率超標。孔隙率超標是指孔隙率過大或過小。
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影響孔隙率的因素一般是：
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若是粉末噴涂
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可能是粉末的粒度不當，或粒度分布不合理。
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噴涂功率設定不當，粒子不能獲得的適當的能量（熱能和動能）。
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噴涂距離過大或過小，造成粒子速度及溫度不合適。
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若是電弧噴涂
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電壓設定不當。
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壓縮空氣壓力設定不合適造成霧化不合理。
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送絲速度設定不當。
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噴涂距離過大或過小，造成粒子速度及溫度不合適。
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另注：這里須要說明的是氣孔率的要求應科學、合理，過高的氣孔率要求將導致涂層的高成本。一般認為當氣孔率小于5%時，每降低一個百分點其成本將大幅度增加。
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噴后工件產生嚴重變形
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原因
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改進方法
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工件自身強度太差，是薄壁工件，細長工件或是柔性工件。
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對涂層工件進行優化設計，提高其強度
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由熱噴涂引起的變形原因可能是：
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噴砂過于強烈
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改進噴砂工藝。可適當增大噴砂距離，或可將壓力式噴砂改為吸入式噴砂裝置。
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工件過熱
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加強噴涂過程中的冷卻。必要時可采用間歇式作業。
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噴涂工裝的設計不利于工件的散熱
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改變工裝設計或更換制作工裝的材料。
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涂層在加工后發生剝離或龜裂
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原因
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解決的方法
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加工的刀具及加工參數不當
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盡可能選用磨削方法來加工涂層
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磨削用砂輪的材質及規格不對，磨削的冷卻液不當，磨削的參數不當。
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盡量別用剛玉材質的砂輪，應采用碳化硅砂輪及金剛石砂輪。正確選擇砂輪的粒度和冷卻液種類
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不當的刀具和砂輪對涂層不能形成切削，只能對涂層造成擠壓和刮蹭，從而損傷涂層。進刀量過大會使切削力增加，當此力大于涂層的結合力或內聚力時，涂層就會剝離。
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磨削參數（如工件轉速，進刀量，走刀速度等）要選擇恰當，并經過試磨來確定磨削參數。
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由于涂層都具有淬硬性，磨削時應使用恰當的冷卻液冷卻。否則加工產生的大量熱能會使涂層燒損。
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