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等离子喷涂后的涂层与基体的表面结合

人气:    发布时间:2022/05/20
等离子喷涂后的涂层与基体的表面结合

  等离子喷涂后的涂层与基体的表面结合,在一般情况下是属于机械结合。为了提高涂层与基体表面的结合强度,在喷涂前,对基体表面进行清洗、除油和表面粗化处理,是等离子喷涂工艺中的一个很重要的工序。

  

  一、基体表面的清洗、除油

  

  1.对渗有油脂的基体表面的清洗、除油

  

  (1)碱洗法

  

  碱洗法是将基体表面放到氢氧化钠或碳酸钠等碱性溶液中,将基体表面的油脂溶解后,再用水冲洗干净。

  

  (2)溶液洗涤法

  

  溶液洗涤法是采用挥发性溶液,如丙酮、乙醇、汽油、三氯化乙烯和过氯乙烷乙烯等,它们的主要作用是把基体表面的矿物油溶解后,再加以清除。

  

  (3)蒸汽清洗法

  

  蒸汽清洗法是采用三氯乙烯蒸汽进行清洗,尽管这种方法的清洗效果很好,但是对人体是有害的。

  

  2.对疏松基体表面的清洗、除油

  

  对疏松基体表面(如铸铁件)的清洗、除油是比较困难的,尽管油脂不在其表面上,但在进行喷涂时,由于基体表面的温度升高,疏松孔中的油脂就会渗透到基体表面上,这对涂层与基体的结合是极为不利的。因此,对疏松的基体表面,经过清洗、除油后,还需要将其表面加热到250摄氏度左右,尽量将油脂渗出其表面,然后再加以清除。

  

  二、基体表面氧化膜的处理

  

  对基体表面氧化膜的处理一般采用机械的方法即可,如切削加工发和人工除锈法,也可采用硫酸或盐酸进行酸洗。

  

  三、基体表面的粗化处理

  

  对基体表面进行粗化处理是提高涂层与基体表面机械结合强度的一个重要因素。一般常用的表面粗化处理方法有如下几种。

  

  1.喷砂法(又称吹砂法)

  

  喷砂法是将砂粒送入压缩空气流,通过喷嘴喷向基体的表面,使其获得一定的粗糙度。

  

  (1)喷砂设备

  

  A.吸入式喷砂机

  

  B.压力喷砂机

  

  C.离心式喷砂机

  

  (2)喷砂砂粒的材料

  

  常用的砂粒材料有冷硬铁砂、氧化铝砂、碳化硅砂等。

  

  (3)喷砂时的工艺参数

  

  A.喷砂砂粒的粒度和形状

  

  喷砂时砂粒的动能和冲击力与砂粒粒度大小有关。粒度越大,则它所获得的动能和冲击力也就越大,则基体表面的喷砂效果越好。但是,砂粒粒度增大,会造成基体表面粗糙面上的凹凸间隔增大;而粒度小的砂粒,能获得细致的凹凸表面;若将两种不同粒度的砂粒混合使用,粗糙面就可同时具备以上两种特点。因此,现在广泛使用不同粒度的混合砂粒,如选用砂粒的粒度为15-50目时,其中40目以上的砂粒要占40%。

  

  砂粒的形状一般采用多角形,以增加基体表面的粗糙度。

  

  B.对压缩空气的要求

  

  喷砂砂粒的喷射力和速度与压缩空气的压力和流量有关。因此,要求空气压缩机供给的气体必须有足够的压力和流量,一般喷砂时气体的压力为6-7公斤/立方厘米,气体流量为0.8-1.2立方米/分钟。

  

  随着喷砂砂粒材料的不同,对气体的压力和流量要求也不一样。冷硬铁砂的强度比较高,选用气体的压力和流量也可偏高些;对强度较低的氧化铝和碳化硅砂粒,选用气体的压力和流量要偏低些。

  

  喷砂时的压缩空气不应含有水和油,因此,空气压缩机应配有滤清器。

  

  C.喷砂前后的表面清理

  

  在喷砂处理前,要求基体表面进行清洗、除油,否则在喷砂时,就会将基体表面的油和水吹进基体表面的疏松毛孔中去,并污染了可重复使用的砂粒。

  

  喷砂后的表面要保持清洁,防止出现任何沾污现象,同时应尽快地转入喷涂工序。

  

  2.机械加工法

  

  对轴、套类零件表面的粗化处理,可采用简便的机械加工方法,如挑扣、开槽、滚花等。采用机械加工作为表面粗化处理,具有下列特点。

  

  (1)限制涂层的收缩应力

  

  喷涂在带沟槽的基体表面上的涂层所出现的应力,收到了沟槽的限制,从而可以避免出现开裂现象。二在不带沟槽的基体表面上喷涂后的涂层,由于涂层收缩,产生剪切应力,使涂层出现开裂现象、

  

  (2)增加了结合面积

  

  经过机械加工粗化处理后的基体表面,可以增加它与涂层的接触总面积,提高了整个涂层与基体表面的结合强度。

  

  (3)涂层中出现多层重叠起伏现象

  

  多层重叠起伏现象可提高涂层与涂层间的结合强度。

  

  3.化学腐蚀法

  

  对基体表面进行化学腐蚀,使其表面晶粒上的各个晶面的腐蚀速度不同,而出现粗糙面。

  

  4.电弧法(又称电火花拉毛法)

  

  电弧法是将直径比较细的镍(或铝)丝作为电极,在电弧作用下的电极与基体表面局部熔合,从而在基体表面上出现比较粗的粗糙面。这种方法适用于硬度比较高的基体表面,但对较薄的零件表面不适用。

  

  5.激光粗化法

  

  该方法利用激光束快速、局部地加热工件,实现局部急热或急冷,可在大气、真空等环境中进行处理。通过改变激光参数,可进行除锈和基体表面粗化加工。工件变形极小,是一种非接触式处理方法。

  

  超疏水是指水滴的接触角大于150°,滚动角小于10°的固体表面特性,类似于荷叶的自清洁性能。由于超疏水特性在自清洁、织物布料、节能减阻、生物医学、管道防腐、仿生材料等许多方面都有非常广阔的应用前景,因此固体表面的超疏水改性已成为目前的研究热点之一。

  

  表面粗糙结构和表面化学组成是超疏水性的必要条件,由于两者的低机械稳定性限制了超疏水表面在实际中的应用。在自然界中,植物可以通过微纳米结构的重构或释放蜡状的物质来修复保留其超疏水性,但是人造的超疏水表面却很难具有植物的这种性质。因而,制备机械稳定的超疏水表面能很好的解

  

  陶瓷材料具有许多优势,如耐磨、性质稳定、耐腐蚀、耐高温等,将陶瓷作为一种涂层材料,能很好地将无机材料的优势与超疏水特性结合起来,在超疏水应用领域具有巨大的应用前景。

  

  通常先使用等离子热喷涂设备和氧化钛粉来制备耐磨层,然后再使用火焰热喷涂设备喷涂含有聚四氟乙烯的金属粉体来制备疏水层。