预热处理：提高涂层使用寿命的关键

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：2）提高基体温度，减小涂层与基体间的温差，从而减小两者间热胀冷缩的差别，有助于减少涂层与基体之间以及涂层内部的热应力，可有效防止涂层剥落或产生裂纹。实践证明，恰当的预热处理不仅对提高结合强度有利，而且能明显提高涂层的使用寿命。采用喷枪焰流预热时要注意，焰流不能太靠近工件表面，避免工件表面产生骤热现象，也不应产生加热不均匀现象，这两种情况均会导致表面出现过度氧化或引起较大的热应力。

预热处理是表面预处理工序的最后一道工序，一般在喷涂前进行，以使工件表面获得具有一定温度，又新鲜的基体表面，这对提高涂层与基体的结合强度非常有利。

1.预热的主要作用

预热的主要作用包括以下几个方面：

1）去除工件表面的湿气和冷凝物（如水蒸气等）。

2）提高基体温度，减小涂层与基体间的温差，从而减小两者间热胀冷缩的差别，有助于减少涂层与基体之间以及涂层内部的热应力，可有效防止涂层剥落或产生裂纹。

3）有利于表面产生“热活化”，可增加喷涂粒子与基体间的接触温度，对促进基体表面和涂层之间的物理化学作用有利，同时，可提高粉末的沉积效率。

4）可降低喷涂粒子的冷却速度，不仅有利于喷涂微粒的变形，而且可减小微粒的收缩应力，从而减少涂层的应力积累。

上述作用均有利于提高涂层与基体之间的结合强度。实践证明，恰当的预热处理不仅对提高结合强度有利，而且能明显提高涂层的使用寿命。

2.预热方法

预热方法一般有两种，即炉内预热和喷枪焰流预热。采用喷枪焰流预热时要注意，焰流不能太靠近工件表面，避免工件表面产生骤热现象，也不应产生加热不均匀现象，这两种情况均会导致表面出现过度氧化或引起较大的热应力。出现这种情况，不仅不会提高涂层结合强度，而且可能会降低涂层与基体之间的结合强度。

3.预热注意事项

由于预热不当可能会导致工件发生氧化和变形，实施时要特别注意控制预热温度和预热方式。

对于不同的基体材料，要选择不同的预热温度和预热方式。对于普通钢材，预热温度一般控制在80～120℃；对于铝基材，最好采用间接预热的方法（即从背面或侧面预热，而不能直接在喷涂面预热，也不推荐烘箱预热方法），预热温度一般控制在65～95℃，如果不能或不方便采用间接预热，可以不进行预热，并且在喷涂期间，基材温度要保持在200℃以下；对于镁及其合金基材，由于表面氧化太快，则不应进行预热处理，因为预热会在基体待喷涂表面产生氧化物薄膜，这种氧化物薄膜的存在会严重影响喷涂层与基体之间的结合强度。

喷涂部位不同，预热温度和预热方式也应有所差别。喷涂内孔时，其预热温度应高于喷涂外圆表面时的预热温度。

喷焊时，其表面预热温度与喷涂又有不同。应根据基体材料的热膨胀特性和抗氧化性能以及工件的大小和形状来进行谨慎选择。预热温度太低时，不仅粉末沉积率低，而且熔化时容易产生脱落；预热温度太高时，基体膨胀得厉害、氧化严重，不仅影响重熔时基体的润湿和原子的微扩散作用，而且会导致喷焊层中出现明显夹杂。因此，对于普通碳钢，预热温度常选择250～350℃；而对抗氧化性好的钢材，如不锈钢，可选取350～450℃。对较小零件，预热温度要适当降低；对较大零件，则可适当升高一些。对形状复杂的零件，应注意预热范围和部位，以减小变形和开裂倾向；对局部喷涂零件，应采用局部预热。

预热处理：提高涂层使用寿命的关键

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