表面涂敷技術第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四§5.1涂料與涂裝

將有機涂料通過一定方法涂覆于材料或制件表面，形成涂膜的全部工藝過程，稱為涂裝。第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

涂裝用的有機涂料是涂于材料或制件表面而能形成具有保護、裝飾或特殊性能(如絕緣防腐、標志等)固體涂膜的一類液體或固體材料之總稱。

一、涂料第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四涂料的主要組成第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四①清漆：不含顏料的透明漆，由樹脂、溶劑及催干劑制成的涂料。②厚漆：由干性油、顏料混合而成的涂料。使用時用清油調到合適粘度。該漆干燥慢、漆膜軟，炎熱潮濕天氣有反粘現象。③調合漆：已調制好，不用加任何材料即可使用的涂料，分油性調和漆和磁性調和漆兩種。④磁漆(樹脂漆)：用清漆與著色顏料調配的色漆，有酚醛磁漆、醇酸磁漆等。常用涂料（油漆）第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四⑤烘漆(烤漆)：涂于基體后需經烘烤才能干燥成膜的漆。⑥水溶漆、乳膠漆：可用水作稀釋劑的涂料。水溶漆是以水溶性樹脂為主要成分的漆；乳膠漆是以乳膠(合成樹脂)為主要成分的漆。⑦大漆(天然漆)：特點是漆膜耐久性、耐酸性、耐油性、耐水性、光澤性均較好。⑧底漆：直接涂于基體表面作為面漆基礎的涂料，有環氧底漆、酚醛底漆等。⑨膩子：由各種填料加入少量漆料配制的糊狀物。主要用于底漆前，使基體表面平整。第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四使涂料在被涂的表面形成涂膜的全部工藝過程稱為涂裝工藝。涂裝工藝的一般工序如下：

涂前表面預處理→涂布→干燥固化二、涂裝工藝第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四清除工件表面的各種污垢；對清洗過的金屬工件進行各種化學處理，以提高涂層的附著力和耐蝕性；若前道切削加工未能消除工件表面的加工缺陷和得到合適的表面粗糙度，則在涂前要用機械方法進行處理。（一）涂前表面預處理第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四一般涂裝方法包括刷涂、淋涂、壓縮空氣噴涂、高壓無空氣噴涂等。2.靜電涂裝法3.電泳涂裝法（二）涂布第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四幾種常用涂裝工藝第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四①利用低壓(0.4-0.6MPa)壓縮空氣帶動高壓泵，將涂料加壓

到10-20MPa的壓力，經高壓噴槍的特殊噴嘴噴出形成涂層。特點：沒有一般壓縮空氣噴涂時的涂料微粒回濺及漆霧飛揚現象；生產率高，比壓縮空氣噴涂提高幾倍至幾十倍。③適宜噴涂高粘度涂料，一次可獲100-300mm厚度涂層。高壓無氣噴涂第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四①用靜電噴槍使油漆霧化并帶上正電荷，與接地的工件間形

成高壓靜電場，靜電引力使漆膜沉積在工件表面形成均勻

漆膜。②靜電噴涂比普通噴涂生產率高，成膜質量好。③靜電噴涂常用于大批大量生產中汽車、自行車、家用機電

設備的自動生產線上。靜電噴涂第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四大致分成以下種成膜類型：（三）干燥固化

涂料主要靠溶劑蒸發以及熔融、縮合、聚合等物理或化學作用而成膜。

1.非轉化型2.轉化型3.混合型第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四用膠粘劑將各種材料或制件連結成為一個牢固整體的方法，稱為粘結或粘合。§5.2粘結與粘涂一、粘結第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

粘涂技術作為粘結技術的一個分支，是將特種功能的膠粘劑（通常是在膠粘劑中加入有機或無機填料，如二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和樹脂粉末）直接涂敷于材料表面，使之具有耐磨、耐蝕、耐熱、絕緣、導電、導磁、防輻射等功能的一項新技術。主要用于零件的表面強化與修復，也可使其獲得某種特殊功能。二、粘涂第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四粘涂的一般工藝過程：

表面預處理（清洗、粗化、活化）→配膠→涂敷（刮涂法、刷涂法、模壓法等）→固化（室溫或加熱固化）→后處理（如清理、修整或表層機械切削、磨削加工）第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

熱噴涂技術是采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源，使金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復合材料等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態，通過高速氣流使其霧化，然后噴射、沉積到經過預處理的工件表面，從而形成附著牢固的表面層的加工方法。§5.3熱噴涂第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四熱噴涂原理圖第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四使零件表面獲得各種不同的性能，如耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗氧化、潤滑等。工藝靈活。從小到10mm的內孔到大型構件的表面都可以進行噴涂；既可以在室內工作，也可以在野外進行。應用廣泛。可以在許多材料表面上進行噴涂，如金屬、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等。涂層厚度可以控制，從幾十μm到幾厘米。可噴涂的材料多，如金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復合材料。生成效率高，每小時可噴涂數kg噴涂材料。工件受熱溫度在250℃以下，不會發生畸變或改變淬火組織。熱噴涂的特點第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四熱噴涂方法分類按所用熱源分類第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四按涂層加熱和結合方式分：噴涂：涂層與基體形成機械結合，基體不需熔化。噴熔：涂層經再加熱重熔，涂層與基體互溶并擴散形成冶金結合。

第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四熱噴涂表面修復噴涂合金層噴涂耐磨陶瓷熱噴涂陶瓷熱噴涂設備第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四噴涂材料被加熱達到熔化或半熔化狀態；融滴霧化階段：噴涂材料熔化后，在高速氣流的作用下，熔滴被擊碎成小顆粒呈霧狀；飛行階段：細小的霧狀顆粒在氣流的推動下向前飛行，顆粒獲得一定的動能；在產生碰撞瞬間，顆粒的動能轉化成熱能付予基材，并沿預處理的凹凸不平表面產生變形，變形的顆粒迅速冷凝并產生收縮，呈扁平狀粘結在基材表面。一、熱噴涂基本原理（一）涂層形成過程和形成原理涂層形成分四個階段第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

熱噴涂過程中，最先沖擊到工件表面的顆粒變形為扁平狀，與工件表面凹凸不平處產生機械咬合。后來的顆粒打在先行顆粒的表面上也變為扁平狀，并產生機械結合，逐漸堆積成涂層。第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四（二）涂層的結構與特性噴涂層結構示意圖第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四1.涂層的層狀結構：由大量相互平行的碟形粒子互相粘結而成；2.涂層的多孔結構（孔隙率最高達25%）

：因粒子碰撞、變形和冷凝等過程的時間極短，；3.涂層中存在氧化物/氮化物夾雜：因與空氣接觸而造成，其數量取決于熱源、材料和噴涂條件；4.涂層的各向異性：層狀結構導致了各向異性。5.涂層中存在殘余應力：涂層外層受拉應力；基體，有時也包括涂層的內層受壓應力。6.當涂層較厚或收縮率較高時，涂層中會產生裂紋。涂層的結構特點第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四涂層的結構是被微細氧化物和孔洞層錯分隔的系列薄片材料的堆積層。涂層經過適當的處理后，其結構會發生變化。例如：涂層經過重熔處理，就會消除涂層中的氧化物夾雜和孔隙，層狀結構成為均質結構，涂層與基體表面的結合狀態也會發生變化。第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四1.機械結合：熔融狀態的噴涂粒子在與基本表面碰撞時，其變形粒子與基體表面的凹凸粗糙面機械地咬合→“拋錨效應”。2.物理結合：涂層與基體表面的粘附是由范德華力或次價鍵所引起的。范德華力是中性原子或分子之間的結合力。3.化學或顯微冶金結合：當基體表面被高溫微粒熔化并與它們發生反應而形成金屬間化合物時，涂層和基體表面的結合為化學結合。當噴涂粒子與基體表面原子形成相互擴散時，就稱為顯微冶金結合。

涂層的結合機理第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四結合強度低；良好的貯油和減摩性能；涂層的抗拉強度一般比基體低；硬度取決于噴涂材料、方法及工藝；涂層強度低、硬而脆；機加工性能差。涂層的性能特點第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四二、熱噴涂材料熱噴涂材料按用途分類第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四熱噴涂工藝過程：表面預處理（脫脂去油、除銹、表面粗化）→預熱→噴底層（或過渡層）→噴工作層→后處理（如重熔、封閉等）三、熱噴涂工藝第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

火焰噴涂：利用各種可燃燒氣體放出的熱進行的熱噴涂稱火焰噴涂。目前應用最廣泛的氣體是氧、乙炔。電弧噴涂

等離子噴涂（二）常用的熱噴涂技術第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四以氧－乙炔火焰作為熱源，把噴涂的線材或棒材以一定的方式送到火焰區加熱熔化，借助壓縮空氣使其霧化成顆粒，噴射到基體表面形成涂層。1.空氣通道2.燃料氣體3.氧氣4.線材或棒材5.空氣罩6.氣體噴嘴7.燃燒氣體8.熔融材料9.噴涂束流火焰噴射槍剖面圖124356789氣體火焰線材噴涂第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

以氧－乙炔焰為熱源，借助高速氣流將噴涂粉末吸入或火焰區，加熱到熔融或高塑性狀態，噴射到粗糙的工件表面形成涂層。

氣體火焰粉末噴涂第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四火焰噴涂噴槍火焰噴涂第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四l.噴熔原理

噴熔(或噴焊)也是利用氧-乙炔焰作熱源，用專用噴槍把合金粉末加熱到熔化狀態后噴到經預處理的零件表面上，再用火焰使涂層重新熔化后熔焊在零件表面上。2.噴熔工藝過程零件噴熔前的預處理只需將零件表面清潔和進行預熱,預熱溫度為200-250℃。一步法噴熔兩步法噴熔粉末火焰噴熔第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四電弧噴涂示意圖第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

電弧噴涂的基本原理是將兩根被噴涂的金屬絲作自耗性電極，連續送進的兩根金屬絲分別與直流的正負極相連接。在金屬絲端部短接的瞬間，由于高電流密度，使兩根金屬絲間產生電弧，將兩根金屬絲端部同時熔化，在電源作用下，維持電弧穩定燃燒；在電弧發射點的背后由噴嘴噴射出的高速壓縮空氣使熔化的金屬脫離金屬絲并霧化成微粒，在高速氣流作用下噴射到基材表面而形成涂層。第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四與火焰噴涂相比具有如下優點：熱效率高，60%-70%；生成效率高，電弧噴涂時兩根絲同時給進，所以噴涂效率高，電弧噴涂的速度是火焰噴涂的三倍以上；噴涂成本低；涂層結合強度高；可以制備假合金涂層，只需利用兩根成分不同的金屬絲便可制備假合金涂層，獲得一些特殊的功能。第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四電弧噴涂第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四

等離子噴涂法是利用等離子焰的熱能將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態，并在高速等離子焰的作用下，高速撞擊工件表面，并沉積在經過粗糙處理的工件表面形成很薄的涂層。涂層與母材的結合主要是機械結合。第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四①防腐蝕：主要用于大型水閘鋼閘門、造紙機烘缸、煤礦井下鋼結構、高壓輸電鐵塔、電視臺天線、大型鋼橋梁、化工廠大罐和管道的防腐噴涂。②防磨損：通過噴涂修復已磨損的零件，或在零件易磨損部位預先噴涂上耐磨材料。如風機主軸、高爐風口、汽車曲軸、機床主