热喷涂辅助材料：提升涂层质量的有效选择

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：热喷涂用辅助材料是保证热喷涂工艺实施的必要材料，包括表面处理用的喷砂材料、喷涂用遮蔽材料、防黏剂和封孔材料。喷涂施工时，由于防黏剂膜层的隔离保护作用，使不需要喷涂的表面不会直接沉积上涂层材料或溅上熔滴，从而避免表面的损伤。

热喷涂用辅助材料是保证热喷涂工艺实施的必要材料，包括表面处理用的喷砂材料、喷涂用遮蔽材料、防黏剂和封孔材料。

1.喷砂用磨料

喷砂是磨料借助高速压缩空气射流对基体工件的喷射、撞击、凿削等作用，使基体表面粗化、净化和活化的一种表面预处理方法，是热喷涂工艺流程中最常用的表面预处理方法，特别适合大批量产品生产和大面积的表面预处理。喷砂用磨料应该根据应用对象和磨料自身的特性两个方面进行选择。

（1）应用对象主要包括以下几个方面：

1）待喷砂零件或基体材料的种类。待喷砂零件或基体材料，可以是钢铁、不锈钢、铜、铝、钛、铅等金属，也可以是非金属材料或有机塑料。喷砂材料应当与基体材料不发生化学反应，不会污染基体表面。例如，铝及铝合金表面喷砂，不推荐使用钢丸或破碎钢砂，因为它们会对铝合金表面带来铁的污染；而铁基耐热合金喷砂时，则不宜使用SiC砂，因为SiC可能与铁发生自发反应，产生强烈的化学磨损。尤其是软的或脆性材料，如Al、Mg、Cu和Be等喷砂时，要充分估计硬质磨料喷砂对表面可能产生的严重损坏。

2）基体材料的表面状态。零部件或基体材料表面是否进行了渗碳、氮化、镀铬或涂装处理。如果进行过类似的处理，则喷砂处理的效果不好，涂料会污染喷砂的磨料。

3）基体的尺寸及形状。对于薄壁零件喷砂处理如果控制不当可能引起零件的变形；对于复杂形状的工件，应考虑到待喷砂部位的可行性，一般盲孔、深孔、小直径管道内壁等部位是很难甚至是无法进行喷砂处理的。

4）基体的精度及公差要求。对于基体已经精加工到位，并对公差配合要求高的情况下不宜进行喷砂处理。

（2）磨料特性磨料特性包括磨料的种类、磨料的硬度、磨料的形状、磨料的粒度、磨料的使用寿命、磨料的安全与毒性等方面。

1）磨料的种类。磨料分为金属磨料、无机非金属磨料、天然农产品磨料。金属型磨料主要是冷硬铸铁丸、破碎钢砂和短纤维钢线等，主要用于黑色金属制件大批量生产时使用；无机非金属磨料主要是刚玉、碳化硅、铜矿渣、炉渣、石榴石、石英砂、河砂等；天然农产品磨料有核桃壳、坚果壳、谷糠等用于软质金属或特殊用途的喷砂磨料。

2）磨料的硬度。磨料的硬度应高于基体表面的硬度。不同种类的磨料，其硬度差别很大。磨料硬度大，在高速喷射基体表面时，其冲击、凿削、挤压基体表面的能力就大，喷砂效率就高。当然，对于软的基体则可能出现嵌入现象。基体表面硬度高，则应选用高硬度磨料；反之，对于质软的基体，则应选用硬度适中或较软的磨料。

3）磨料的形状。热喷涂涂层与基体的结合主要是物理、机械结合，因此比其他表面涂层技术要求更粗糙的表面，以使涂层与基体获得更大的结合强度。热喷涂用磨料一般选用多角形的、不规则的菱角锋利的磨料，如破碎钢砂、破碎的金刚砂等，以获得必要的粗糙表面。对于软质基体材料，也最好采用具有锐利尖角但不会嵌入的坚果壳磨料，或选择硬度适中、棱角较钝的磨料。

4）磨料的粒度范围。在相同的喷砂工艺条件下，粗颗粒的磨料能获得大的表面粗糙度值，且凹凸波动大。硬质粗颗粒磨料对喷砂设备的磨损大；细颗粒的磨料则形成比较小而均匀的表面粗糙度值。选用磨料，应有一定的粒度范围，粒度不可相差悬殊，以保证获得比较均匀的粗化效果。

磨料粒度范围的选择还与基体材料的种类、基体及待喷砂部位的厚度等有关。如钢铁基体喷砂用磨料粒度范围为F16～F60（250～1180μm）的刚玉砂，薄壁基体则选用F25～F120（125～710μm）的刚玉砂。对于有色金属、软质金属和大多数塑料基体的喷砂，则多采用F60～F100（150～250μm）的刚玉砂。为了保证喷砂的粗化效果，喷砂用过的磨料应定期进行筛分，将已粉碎的细砂筛出，以保证磨料的粒度范围。

5）磨料的使用寿命。磨料的粉碎程度和钝化状态决定着磨料的使用寿命。磨料的使用寿命主要与磨料种类和基体表面硬度有关。金属型磨料硬而坚韧，其使用寿命要比硬而脆的无机非金属磨料长得多，因而多用作连续自动化的喷砂机的磨料。

6）磨料的再处理与回收。应对喷砂用的磨料进行定期筛分（筛出细粉）、清洗（去除杂质）和烘干处理。应始终保持喷砂用磨料的清洁与干燥。

7）磨料对人体的危害性。喷砂时容易产生微粉尘，危害人的呼吸系统和肺部，应当采取必要的保护措施。

2.热喷涂用遮蔽材料及防黏剂

（1）遮蔽材料遮蔽材料是指用于保护工件基体非喷砂表面和非喷涂表面的固体材料。由于遮蔽材料的隔离保护作用，使不需要喷砂的部位不会遭受磨料砂粒的磨损，使非喷涂部位不会黏着喷涂熔滴。

常用的遮蔽材料有橡胶、聚氨酯弹性体、塑料、金属薄板和金属套等。有机遮蔽材料用于保护非喷砂表面，金属遮蔽材料既适用于保护非喷砂表面，又适用于保护非喷涂表面。大量生产的零部件多采用专用的金属型防护护套保护，它们便于拆卸，并可多次重复使用。

（2）防黏剂防黏剂是一种保护工件基体非喷涂表面用的涂料。使用方法是在喷涂施工之前，将防黏涂料均匀地涂覆在不需要喷涂的表面。喷涂施工时，由于防黏剂膜层的隔离保护作用，使不需要喷涂的表面不会直接沉积上涂层材料或溅上熔滴，从而避免表面的损伤。

对热喷涂用涂层防黏剂的基本要求如下：

1）具有良好的耐热性，能够承受喷射火焰的灼烧，不烧损，不挥发。

2）具有高的防黏性，与高温喷射熔粒或溅射熔粒不发生化学反应，亲和力小，黏结强度适中容易剥离。

3）具有良好的涂覆性，黏度适宜，质地均匀，容易涂覆。涂覆后不流淌，不扩散，保证喷涂工件表面不会被防黏剂污染。

4）容易清洗。防黏剂最好是水基涂料，喷涂施工后，容易用水将防黏剂清除和擦洗。

5）无毒，无污染，使用安全。

热喷涂辅助材料：提升涂层质量的有效选择

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