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 1、表面預(yù)處理

     電弧噴涂工藝中的表面預(yù)處理是一項(xiàng)非常重要的工作，包括表面清洗、表面預(yù)加工、表面粗糙化等方面。

     1） 表面清洗表面清洗的主要目的是將待噴涂表面除油、去污、除銹等。普通的表面處理方法，如電鍍、鍍鋅、熱浸鋅等一般用酸洗的方法進(jìn)行表面清洗，如果用這種方法進(jìn)行電弧噴涂表面清洗，不僅不能使待噴涂表面粗糙化，而且容易造成環(huán)境污染?，F(xiàn)在已逐漸減少使用酸洗的方法進(jìn)行表面清洗。由于噴砂方式即可以去除待噴涂表面的油污、銹蝕、氧化層等，還可以使待噴涂表面粗糙化，所以，目前利用噴砂的方法進(jìn)行表面清洗是最好的方法?？梢哉f，噴砂能夠適合幾乎所有方式表面處理前的預(yù)處理工作。

     2） 表面預(yù)加工由于電弧噴涂可以進(jìn)行軸類及機(jī)械零件的修復(fù)，所以在修復(fù)之前必須對工件表面進(jìn)行預(yù)加工，也就是要將工件表面磨損部位用車（適合于軸類）或銑、刨（適合于平面）的方式加工平整，然后經(jīng)表面粗化處理，噴涂上所需金屬。表面預(yù)加工量視涂層厚度而定，一般要求在工件最大磨損量以下0.1~0.25mm。預(yù)加工時應(yīng)特別注意邊角的過渡，噴涂層邊緣，特別是銳邊，有可能使噴涂層剝落，所以邊角處應(yīng)加工成較大的圓角或倒角。平面預(yù)加工時，應(yīng)將磨損最大處作為中心，向四周切削超過磨損部位較大的預(yù)加工面，中心處可以有較大的加工量，向四周擴(kuò)散時逐漸平滑過渡到正常表面處，避免產(chǎn)生直角，造成邊緣與正常表面結(jié)合處產(chǎn)生縫隙。電弧噴涂后，工件可以進(jìn)行機(jī)加工，但最佳方法是磨削。

     3） 表面粗糙化不管是用于防腐蝕工程，還是機(jī)械零件表面修復(fù)，電弧噴涂前最重要的工序就是將待噴涂表面進(jìn)行粗糙化處理。表面粗糙化處理通常是用噴砂方法，如果是軸類修復(fù)，還可以用車螺紋或電火花拉毛的方法。目前，噴砂處理不僅是表面清洗的最好方法，也是表面粗化處理的最好方法。噴砂的材料（也稱磨料）選用可根據(jù)工件的尺寸、形狀及硬度來決定。通常使用的磨料有剛玉砂、石英砂、建筑砂、鋼砂、銅礦渣等。磨料粒度一般在14~40目范圍內(nèi)，特殊情況也可選用更粗或更細(xì)的磨料。噴砂所用壓縮空氣的壓力為0.5~0.7Mpa。磨料一定要潔凈、鋒利、多角。噴砂粗化程度應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，至少應(yīng)達(dá)到Sa2.5級。檢驗(yàn)粗化等級可以用專用的粗糙度儀，也可以憑經(jīng)驗(yàn)在較強(qiáng)光線下從各個角度觀察被噴砂表面，如果沒有反射亮斑，即為合格。噴砂時使用的壓縮空氣必須無水、無油，噴砂完畢后用潔凈的壓縮空氣將表面噴吹干凈，去除塵土。噴完砂后最好在4小時內(nèi)進(jìn)行電弧噴涂，噴砂后的表面禁止用手觸摸，特別是在搬運(yùn)過程中一定要保持噴砂表面的潔凈。

     2. 涂層質(zhì)量控制

     1） 涂層致密度電弧噴涂的涂層致密度由熔化的金屬粒子大小決定。金屬粒子大則涂層表面粗糙，致密度不好；金屬粒子小則涂層表面細(xì)密，致密度好。但并不是金屬粒子越小越好。由于涂層質(zhì)量還涉及到涂層的結(jié)合強(qiáng)度，如果金屬粒子非常小，則涂層結(jié)合強(qiáng)度將會降低，而且也容易造成金屬粒子碳化，變成氧化物，從而無法與工件結(jié)合。影響涂層致密度的因素主要是壓縮空氣的壓力和流量，同時也與噴槍噴嘴的形狀有關(guān)。以CMD-AS3000型電弧噴槍噴嘴為例，其結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理，而且通過噴槍內(nèi)的氣室可以將兩根金屬絲材的端部完全包覆于壓縮空氣射流中，此時，如果壓縮空氣的壓力、流量合適，金屬絲材熔化時產(chǎn)生的熔滴就可以被很好地霧化，金屬粒子尺寸就會明顯降低，涂層組織也會細(xì)化，達(dá)到理想的致密度要求。電弧噴涂時壓縮空氣的壓力一般為0.5~0.7Mpa,空氣流量為1.6~2.0M3/分鐘。

     2） 涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度電弧噴涂涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度取決于下列因素：

     壓縮空氣的壓力

     壓縮空氣的流量

     待噴涂表面的預(yù)處理程度

     噴槍相對于工件表面的距離

     電弧噴涂設(shè)備的送絲速度，也就是電流的大小

     電弧電壓

     提高壓縮空氣的壓力可以使金屬粒子增加撞擊力，在金屬粒子撞擊工件表面時增大變形量，從而提高涂層結(jié)合強(qiáng)度。在提高壓縮空氣的流量時同樣可以增加涂層的結(jié)合強(qiáng)度。

      由于表面預(yù)處理是電弧噴涂工作的重要環(huán)節(jié)，因此，要提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度必須做好表面預(yù)處理。涂層結(jié)合強(qiáng)度不高的主要原因就是表面預(yù)處理效果不好。人們只重視電弧噴涂本身，卻忽視了表面預(yù)處理。在用噴砂方式進(jìn)行除油、除銹及表面粗化時往往不能正確地選擇合適的砂料，而且不能正確的調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力和流量，甚至噴出的壓縮空氣含有水氣、油氣，這些都會造成表面預(yù)處理程度較差，達(dá)不到電弧噴涂的要求。有時在進(jìn)行表面預(yù)處理時的一切方法均按要求工作，預(yù)處理效果也很好，但是不注意對預(yù)處理表面加以保護(hù)，在放置或搬運(yùn)時造成二次污染，使處理過的表面重新沾上油污、水氣、粉塵等，電弧噴涂時仍屬于不合格表面。

    噴槍相對于工件表面的距離可以影響涂層的結(jié)合強(qiáng)度。距離增加可以降低金屬粒子的噴射速度，距離越大，金屬粒子的噴射速度變慢，飛行距離變長，也就增加了金屬粒子的氧化程度，氧化物過高，會造成涂層的結(jié)合強(qiáng)度下降。電弧噴槍相對于工件表面的距離應(yīng)為150~200mm。

    電弧噴涂時的工作電流和電壓對涂層的結(jié)合強(qiáng)度也會產(chǎn)生影響。并不是電壓、電流越高越好。提高電壓固然可以保證電弧穩(wěn)定，提高電流固然可以增加電弧噴涂的生產(chǎn)率，但是，同時還可以造成金屬的燒損，增加氧化物，從而降低了涂層的結(jié)合強(qiáng)度。因此，一定要根據(jù)金屬絲材的材質(zhì)以及涂層要求確定電弧噴涂時的電流和電壓。

     3） 涂層硬度

     電弧噴涂過程中，涂層硬度的提高是由金屬粒子附著在工件表面時壓縮空氣對其快速冷卻而使金屬組織發(fā)生變化來決定的。一般來說，影響涂層硬度的因素有以下幾個方面：

     金屬絲材的化學(xué)成分

     噴槍相對于工件表面的距離

     壓縮空氣的壓力、流量

     噴涂電壓、電流

      金屬絲材的化學(xué)成分對涂層硬度的影響很大。金屬絲材硬度越高，涂層硬度也會越高。當(dāng)然，任何金屬絲材在電弧噴涂時都會有部分碳燒損和氧化現(xiàn)象，如果一味地提高電流和電壓，就會使碳燒損和氧化量增加，涂層硬度也會降低。適當(dāng)?shù)靥岣邏嚎s空氣壓力和流量可以加速金屬粒子冷卻，提高涂層硬度。

     另外一個容易混淆的概念是在測量涂層硬度時一般是使用硬度儀來測量，當(dāng)涂層噴好后，經(jīng)機(jī)加工將表面拋光，然后選擇多點(diǎn)用硬度儀測量出平均硬度值。但是，這樣測量的結(jié)果并不準(zhǔn)確，也就是說，并不是涂層硬度，而是涂層與工件的結(jié)合硬度。由于涂層較薄，且工件一般均為普碳鋼等硬度較低的金屬，當(dāng)使用硬度儀“打”硬度時，通常會將涂層和工件的硬度一起“打”出來，此時的硬度是涂層與工件的結(jié)合硬度，與涂層本身的硬度相比會降低很多。因此，測量涂層硬度時應(yīng)將涂層剝離，或?qū)⑼繉痈街谙鄬τ捕认嗤蚋哂谕繉硬牧嫌捕鹊墓ぜr進(jìn)行測量。

    3、電弧噴涂規(guī)范參數(shù)

     電弧噴涂的主要技術(shù)參數(shù)是工作電壓和電流，另外還包括壓縮空氣的壓力和流量，噴槍與工件的相對距離等。

     由于金屬絲材的材質(zhì)不同，熔點(diǎn)、硬度也不相同，所以進(jìn)行電弧噴涂時要根據(jù)絲材的材質(zhì)選擇工作電壓和電流。一般來說，硬度和熔點(diǎn)較低的金屬絲材使用的工作電壓和電流也相對較低；硬度和熔點(diǎn)較高的金屬絲材所用的工作電壓和電流也相對較高。表一為電弧噴涂規(guī)范參數(shù)。

表一 電弧噴涂規(guī)范參數(shù) 

絲材名稱 工作電壓（V） 工作電流（A） 壓縮空氣壓力（MPa） 壓縮空氣流量（M3/分鐘）

鋅 28 150 >0.5 >1.6

鋁 34 180 >0.5 >2.0

不銹鋼 37 250 >0.5 >2.0

銅 37 250 >0.5 >2.0

碳鋼 32 200 >0.5 >2.0

管狀絲材 38 250 >0.5 >2.0

     電弧噴涂時工作電壓會隨著電網(wǎng)電壓有所浮動，當(dāng)電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定時，工作電壓也可能產(chǎn)生變化。有些金屬絲材對電壓的穩(wěn)定性要求比較高，所以應(yīng)盡量避免電網(wǎng)電壓波動。工作電壓應(yīng)根據(jù)空載電壓來確定，工作電壓比空載電壓低2V左右。

     電弧噴涂設(shè)備電源上都有電壓調(diào)節(jié)裝置和電壓表，通常電壓調(diào)節(jié)裝置為八檔調(diào)節(jié)。以CMD-AS3000型電弧噴涂設(shè)備為例，各檔電壓為：0檔—空檔，1檔—26V，2檔—28V，3檔—30V，4檔—32V，5檔—35V，6檔—37V，7檔—40V。電壓表為數(shù)字式電壓表，另外在送絲機(jī)構(gòu)上還有一塊指針式電壓表。

     電弧噴涂設(shè)備的電流調(diào)節(jié)一般為無級調(diào)節(jié)，即0~300A。調(diào)節(jié)旋鈕在送絲機(jī)構(gòu)上，以指針式電流表顯示。操作時應(yīng)將電流首先調(diào)至零，然后逐漸調(diào)高，直至所需電流。工作電流的大小可以決定電弧噴涂的生產(chǎn)率，電流越高，送絲速度越快，生產(chǎn)率也就越高。

    4、電弧噴涂后處理

     電弧噴涂時金屬絲材熔化成極微小的金屬粒子，涂層往往會有2~8%的孔隙。由于孔隙可能互相連接并從表面延伸的基體，造成基體不能百分之百地與外界隔絕，會使氣體、液體等介質(zhì)從孔隙滲入到基體，引起涂層與基體界面處腐蝕，達(dá)不到長效防腐的目的。為了避免孔隙造成基體“反銹”，就要用封孔的方法將孔隙填充，也就是電弧噴涂后處理。

     電弧噴涂后處理一般有下列幾種方法：

    1） 涂料涂敷法：主要用于耐腐蝕涂層。利用涂料滲入涂層孔隙中，隔絕外部環(huán)境，進(jìn)一步提高涂層對基體的保護(hù)效果。通常使用的涂料有清漆、環(huán)氧樹脂等。

    2） 滲油法：適用于有油潤滑的涂層。目的是提高涂層的儲油性能和潤滑性能。一般在涂層溫度約60~90℃時用常規(guī)機(jī)油或潤滑油涂刷在涂層表面。滲油還可以改善涂層的加工性能，并能防止磨削液滲入涂層中。

    3） 抗高溫密封法：主要用于使用溫度超過200℃的涂層，目的是改善涂層的抗高溫氧化能力。一般可用硅酮樹脂、無機(jī)硅酸鹽料漿等。

    4） 自熔法：利用1000~1300℃的高溫將涂層二次熔化，也叫重熔法。有火焰重熔、爐內(nèi)重熔、激光重熔、電感應(yīng)加熱重熔等方法。

    5） 浸滲處理法：利用鉛、錫、銀、銅纖料的低熔點(diǎn)特性，在800~1000℃的真空爐或氫氣爐內(nèi)對高耐磨涂層進(jìn)行1~2分鐘的浸滲，改善涂層的強(qiáng)度和耐磨性。