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涂層故障的判斷及解決方法

熱噴涂技術

涂層故障的判斷及解決方法

分類:
熱噴涂基礎知識
作者:
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:
材料選擇
材質是否恰當,規格(絲材的線徑,粉末的粒度)是否合理。
涂層結構
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。
零件結構
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。
噴涂表面的噴前預處理
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。
工藝的各項參數
熱噴涂工藝的各項參數是否正確、得當。
后處理工藝
涂層的后處理工藝是否科學。
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。

若涂層出現剝離,產生的原因可能是:
原因
改進方法
工件表面的預加工不當,造成涂層覆蓋困難,局部應力過大。
修改工件的結構設計以適應噴涂要求。
工件表面預處理不當,表面粗糙度不足或被污染。
改進表面預處理工藝。
涂層材料選擇不當或涂層結構不合理,涂層的內應力過大。
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。
噴涂距離、角度不當或冷卻不當,或造成涂層過熱。
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℃)。
噴涂過程中涂層材料沉積過快。
調整工件噴涂表面與噴槍的相對速度或送粉(絲)量。

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。
涂層內應力過大的原因
解決方法
涂層結構不當,造成涂層層間的熱應力過大。
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。
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。
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。

涂層孔隙率超標??紫堵食瑯耸侵缚紫堵蔬^大或過小。
影響孔隙率的因素一般是:
若是粉末噴涂
可能是粉末的粒度不當,或粒度分布不合理。
 
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)。
 
噴涂距離過大或過小,造成粒子速度及溫度不合適。
 
 
若是電弧噴涂
電壓設定不當。
 
壓縮空氣壓力設定不合適造成霧化不合理。
 
送絲速度設定不當。
 
噴涂距離過大或過小,造成粒子速度及溫度不合適。
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。

噴后工件產生嚴重變形
原因
改進方法
工件自身強度太差,是薄壁工件,細長工件或是柔性工件。
對涂層工件進行優化設計,提高其強度
由熱噴涂引起的變形原因可能是:
 
噴砂過于強烈
改進噴砂工藝??蛇m當增大噴砂距離,或可將壓力式噴砂改為吸入式噴砂裝置。
工件過熱
加強噴涂過程中的冷卻。必要時可采用間歇式作業。
噴涂工裝的設計不利于工件的散熱
改變工裝設計或更換制作工裝的材料。

涂層在加工后發生剝離或龜裂
原因
解決的方法
加工的刀具及加工參數不當
盡可能選用磨削方法來加工涂層
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。
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
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。
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。
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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