INCO800合金与INCO840合金区别？

N08800/Incoloy800高温耐蚀合金

N08800/Incoloy800概述：

800合金中的Cr含量通常为15-25%，镍含量为30-45%，并含有少量的铝和钛。

800合金从高温快冷后均处于奥氏体单项区，因此，使用状态为单一奥氏体组织。

合金具有较高的铬含量和足够的镍含量，所以有较高的耐高温腐蚀性能，在工业中应用较多。

在氯化物、低浓度的NaOH水溶液中和高温高压水中，具有优良的耐应力腐蚀破裂性能，所以用于制造耐应力腐蚀破裂的设备。

N08800/Incoloy800相近牌号：

中国：0Cr20Ni32AlTi ，  NS111 ， GH1180 ，  GH180

美国：N08800

日本：NCF800   NAS800

西德：X2NiCrAlTi3220

Nicrofer 3220 alloy 800    ATI 800

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N08800/Incoloy800应用领域：

化学工业,核发生器,硝酸冷却器、醋酐裂化管,换热设备，换热管,甑式炉,马弗炉及热处理夹具和料筐，真空炉装置，最高工作温度华氏1000度氯化设备，二氧化钛工厂，甑式炉,脂肪酸工艺中的加热器、蒸馏器、泡罩塔和冷凝器，硫化钠制造工艺中的蒸发器管、管板和压片盘，纸浆制造中的松香酸处理设备等。

N08800/Incoloy800标准：

ASTM B409……不锈钢板

ASTM B408……不锈钢棒

ASTM B407/B514/B515…不锈钢管

N08800/Incoloy800供应状态：

热轧或冷轧，经热处理、氧化态或经酸洗处理

N08800/Incoloy800抗腐蚀能力：

耐腐蚀性能优于一般奥氏体不锈钢，也优于Inconel 600合金；

在制造耐腐蚀应力破裂设备中，又优于Inconel 600和Monel 400合金。

N08800/Incoloy800物理性能：

熔化温度范围：1350～1400℃

比热容：455J/（kg·℃）

密度：80 g/cm3

磁性：无

N08800/Incoloy800加工：

热加工

1、温度范围1200℃～950℃，冷却方式为水淬或快速空冷。

2、为得到最佳性能和抗蠕变性，热加工后要进行固溶处理。

3、材料可以直接送入已升温至1200℃的炉中，保温足够的时间后迅速出炉，在规定的温度范围进行热加工。当材料温度降到低于热加工温度时，需重新加热。

冷加工

1、加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此需要对加工设备进行挑选。冷加工材料应为固溶热处理态，并且在冷加工量较大时应进行中间退火。

2、若冷加工量大于10%，则需要对工件进行二次固溶处理。

N08800/Incoloy800焊接工艺：

适合采用任何传统焊接工艺与同种材料或其他金属焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊，其中脉冲电弧焊是首选方案。若采用手工电弧焊，推荐使用（Ar+He+H2+CO2）作为保护气体。

建议采用AWS A514焊丝ERNiCr-3或ERNiCrCoMo-1或AWS A511焊条ENiCrFe-3

N08800/Incoloy800耐腐蚀性及主要使用环境：

INCOLOY800/800H/800HT三者的化学成分十分相似，因此都具有很好的耐还原、氧化、氮化介质腐蚀以及耐氧化还原交替变化介质腐蚀的性能，且在高温长期应用中具有高的冶金稳定性。但由于三者的(Al+Ti)含量不同，致使三种材料运用的环境有所不同，具体表现在：INCOLOY 800在零下、室温和600℃高温下各种性能都会发挥出来。INCOLOY 800H由于(Al+Ti) 的含量不高于07% ，在600℃以上具有很好的抗拉强度，并且在700℃以下长时间工作时仍然具有较好的韧性。INCOLOY 800HT在700℃以上时具有优秀的屈服强度。

N08800/Incoloy800主要规格：

Incoloy800无缝管、Incoloy800钢板、Incoloy800圆钢、Incoloy800锻件、Incoloy800法兰、Incoloy800圆环、Incoloy800焊管、Incoloy800钢带、Incoloy800直条、Incoloy800丝材及配套焊材、Incoloy800圆饼、Incoloy800扁钢、Incoloy800六角棒、Incoloy800大小头、Incoloy800弯头、Incoloy800三通、Incoloy800加工件、Incoloy800螺栓螺母、Incoloy800紧固件。

GH4169变形高温合金，K4169是铸造高温合金

GH4169特性及应用领域概述：

该合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

GH4169相近牌号：

Inconel 718、UNS NO7718(美国)、NC19FeNb(法国)、WNr24668(德国)

GH4169其他军标标准：

GJB 2611A 航空用高温合金冷拉棒材规范

GJB 2612 焊接用高温合金冷拉丝材规范

GJB3318A 航空用高温合金冷轧带材规范

GJB 3527 弹簧用高温合金冷拉丝材规范

GJB 5280 航空发动机用高温合金盘形锻件规范

GJB 5301 航空发动机用高温合金环形件规范

GJB 712A 航天用GH4169高温合金锻制圆饼规范

HB/Z 140 航空用高温合金热处理工艺

Q/5B 4040优质GH4169合金锻件

Q/3B 4048 (Q/5B 4029、抚高新13、协上五高22、C3S280)优质GH4169合金棒材

Q/3B 4056 (Q/5B 4009、抚高新11、协上五高24)高强GH4169合金压气机盘锻件

Q/3B 4054 (RJTO-10、抚高新10、协上五高23)直接时效GH4169合金压气机盘、涡轮盘锻件

Q/3B 4050 (Q/5B 4037、抚高新9、协上五高32) GH4169合金厚板、薄板和带材

Q/3B 4052 GH4169 合金毛细管材

GH4169热处理制度：

摘自HB/Z 140、GJB 712A、GJB 5301、Q/3B 4052 和Q/3B 4054,分标准热处理和直接时效处理两种。

标准热处理

a)盘形锻件、环形件,(950~980)℃+10℃X1h/OQ(或AC、或 WQ)+720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃+10℃X8h/AC, HB 461~341;

b)航天用锻制圆饼,(950~1010)℃士10℃X1h/AC+720℃+10℃ X8h/FC(50℃/h)→620℃+10℃X8h/AC(或 FC);

c)丝材,955℃士10℃ × 1h/AC+720℃ 士10℃ ×8h/FC(50℃ 士10℃/h)→620℃士5℃X(7~8) h/ AC ，HRC≥ 32

d)棒材和锻件,(950~980)℃士10℃X1h/AC+720℃+5℃ X 8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士5℃X8h / AC, HB ≥346;

e)板材、焊接件:

制度I:(940~960)℃/AC+(710~730)℃X(8~85)h/FC(50℃士10℃/h)→(615~620)℃X(8~85)h/AC,其中固溶保温时间: δ (d)≤3mm, (25~30) min; δ(d)3mm~5mm, (30~35) min;

制度I:中间退火,(940~960)℃X(15~20)min/AC;

f)管材,955℃士10℃ X30min/AC(或风冷)+720℃士10℃X8h/FC(50℃土10℃/h)→620℃士10℃,使总保温时间不少于18h,空冷或风冷。

直接时效处理

盘形锻件直接时效制度:720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士10℃X8h/AC。

GH4169 金相组织结构：

该合金标准热处理状态的组织由γ基体γ'、γ"、δ、NbC相组成。

GH4169工艺性能与要求：

1、因GH4169合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与治金工艺直接有关。

2、为避免钢锭中的元素偏析过重，采用的钢锭直径不大于508mm。

3、经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能，钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。

4、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。

5、合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。

GH4169主要规格:

GH4169无缝管、GH4169钢板GH4169、圆钢、GH4169锻件、GH4169法兰、GH4169圆环、GH4169焊管、GH4169钢带、GH4169直条、GH4169丝材及配套焊材、GH4169圆饼、GH4169扁钢、GH4169六角棒、GH4169大小头、GH4169弯头、GH4169三通、GH4169加工件、GH4169螺栓螺母、GH4169紧固件。

K4169等轴晶铸造高温合金

K4169概述：

K4169是镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，以γ＂相为主要强化相、γ＇相为辅助强化相。合金在很宽的中、低温度范围（-253℃~700℃）内具有较高的强度和塑性，优良的耐腐蚀和耐辐照性能，以及良好的焊接和成形性能，并具有较好的抗应变时效裂纹的性能。

K4169相近牌号：

Inconel718C（美）

K4169物理性能：

熔点：1243℃~1359℃；

密度：ρ=822g/cm3；

膨胀系数：20~800℃：168╳10-6℃-1；

室温硬度（标准热处理）：HRC34~42

K4169力学性能：

20℃：屈服强度935Mpa，延伸率160%；

700℃：屈服强度680Mpa，延伸率120%。

高温持久：700℃，420Mpa大于760h，580Mpa大于20h。

K4169主要应用：

该合金应用于650℃以下工作的结构部件，广泛应用于航空、航天发动机、核反应堆以及石油化工领域，目前已用于制作航空发动机燃烧室前置扩压器、承力环等十几种精密铸件，航空发动机泵体机匣等精密铸件。

K4169主要规格：

K4169圆棒

1

热喷涂技术概述

众所周知, 除少数贵金属外,金属材料会与周围介质发生化学反应和电

化学反应而遭受腐蚀 此外,金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为

严重大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效, 造成极大的浪费和损失 据一些

工业发达国家统计, 每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的

10 %, 损失金额约占国民经济总产值的2 - 4 % 如果将因金属腐蚀和磨损

而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的

话, 其数值更加惊人 因此, 发展金属表面防护和强化技术, 是各国普遍关

心的重大课题

随着尖端科学和现代工业的发展,各工业部门越来越多地要求机械设备

能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的

磨损和腐蚀)下长期稳定的运行因此,对材料的性能也提出更高要求 采用

高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果, 显然

是不经济的,有时甚至是不可能的。所以, 研究和发展材料的表面处理技术就

具有重大的技术和经济意义。而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了

飞速的发展和提高

热喷涂技术就是这种表面防护和强化的技术之一, 是表面工程中一门重

要的学科 所谓热喷涂, 就是利用某种热源, 如电弧、等离子弧、燃烧火焰

等将粉末状或丝状的金属和非金 属涂层材料加热到熔融或半熔融状态, 然

后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预

处理的基体材料表面, 与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层

的一种技术。

一 热喷涂技术的分类

根据热源的种类热喷涂技术主要分类为：

热 源 温 度 ℃ 喷 涂 方 法

粉末火焰喷涂(焊)

火 丝材火焰喷涂

约3000 陶瓷棒材火焰喷涂

焰 高速火焰喷涂(HVOF)

爆炸喷涂(D - GUN)

电 弧 约5000 电弧喷涂

大气等离子喷涂(APS)

等离子弧 10000 以上 低压等离子喷涂(LPPS)

水稳等离子喷涂

2

各种热喷涂方法的热源温度和流速

二 热喷涂设备

虽然因热喷涂的方法不同其设备也各有差异, 但依据热喷涂技术的原理,

其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组

成下图为等离子喷涂的设备配置图

三 热喷涂工艺

热喷工艺过程如下：

工件表面预处理 → 工件预热 → 喷涂 → 涂层后处理

1 表面预处理

为了使涂层与基体材料很好地结合,基材表面必须清洁及粗糙, 净化和

粗化表面的方法很多, 方法的选择要根据涂层的设计要求及基材的材质、形

状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定

净化处理的目的是除去工件表面的所有污垢,如氧化皮、油渍、油漆及

低速火焰喷涂

250 500 750 1000 m/s

2500 5000 7500 10000 oC

0

0

电弧喷涂

等离子喷涂

高速火焰喷涂

温度

速度

3

其他污物, 关键是除去工件表面和渗入其中的油脂 净化处理的方法有, 溶

剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等

粗化处理的目的是增加涂层与基材间的接触面, 增大涂层与基材的机械

咬合力, 使净化处理过的表面更加活化,以提高涂层与基材的结合强度 同时

基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布,对提高涂层的结合强度也是有

利的 粗化处理的方法有喷砂、机械加工法(如车螺纹、滚花)、电拉毛等。

其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法，常用的喷砂介质有氧化铝、碳化硅

和冷硬铸铁等。喷砂时，喷砂介质的种类和粒度、喷砂时风压的大小等条件

必须根据工件材质的硬度、工件的形状和尺寸等进行合理的选择。对于各种

金属基体，推荐采用的砂粒粒度约为16－60 号砂，粗砂用于坚固件和重型件

的喷砂，喷砂压力为05－07Mpa，薄工件易于变形，喷砂压力为03－04

Mpa。特别值得注意的一点是，用于喷砂的压缩空气一定要是无水无油的，

否则会严重影响涂层的质量。喷涂前工件表面的粗化程度对大多数金属材料

来说25－13 μmRa 就够了。随着表面粗糙度的增加涂层与基体材料的结合

增强，但是当表面粗糙度超过10μmRa 后，涂层结合强度的提高程度便会减

低。

对于一些与基材粘结不好的涂层材料, 还应选择一种与基体材料粘结好

的材料喷涂一层过渡层,称为粘结底层,常用作粘结底层的材料有Mo、NiAl、

NiCr 及铝青铜等粘结底层的厚度一般为008－018μm。

2预热

预热的目的是为了消除工件表面的水分和湿气, 提高喷涂粒子与工件接

触时的界面温度, 以提高涂层与基体的结合强度；减少因基材与涂层材料的

热膨胀差异造成的应力而导致的涂层开裂 预热温度取决于工件的大小、形

状和材质,以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素,一般情况下预热温度控

制在60 - 120 ℃之间

3喷涂

采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况

及对涂层质量的要求。例如，如果是陶瓷涂层，则最好选用等离子喷涂；如

果是碳化物金属陶瓷涂层则最好采用高速火焰喷涂；若是喷涂塑料则只能采

用火焰喷涂；而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话，那就非灵活高

效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂莫属了。总之，喷涂方法的选择一般来说是多

样的，但对某种应用来说总有一种方法是最好的。

预处理好的工件要在尽可能短的时间内进行喷涂,喷涂参数要根据涂层

材料、喷枪性能和工件的具体情况而定, 优化的喷涂条件可以提高喷涂效率、

并获得致密度高、结合强度高的高质量涂层

4涂层后处理

喷涂所得涂层有时不能直接使用, 必须进行一系列的后处理

4

用于防腐蚀的涂层,为了防止腐蚀介质透过涂层的孔隙到达基材引起基

材的腐蚀,必须对涂层进行封孔处理 用作封孔剂的材料很多,有石腊、环氧

树脂、硅树脂等有机材料及氧 化物等无机材料, 如何选择合适的封孔剂, 要

根据工件的工作介质、环境、温度及成本等多种因素进行考虑

对于承受高应力载荷或冲击磨损的工件,为了提高涂层的结合强度,要对

喷涂层进行重熔处理(如火焰重熔、感应重熔、激光重熔以及热等静压等), 使

多孔的且与基体仅以机械结合的涂层变为与基材呈冶金结合的致密涂层

有尺寸精度要求的,要对涂层进行机械加工 由于喷涂涂层具有与一般的

金属及陶瓷材料不同的特点, 如涂层有微孔,不利于散热；涂层本身的强度较

低,不能承受很大的切削力；涂层中有很多硬的质点,对刀具的磨损很快等,

因而形成了喷涂涂层不同于一般材料的难于加工的特点所以必须选用合理

的加工方法和相应的工艺参数才能保证喷涂层机械加工的顺利进行和保证达

到所要求的尺寸精度

四 热喷涂技术的特点

从热喷涂技术的原理及工艺过程分析,热喷涂技术具有以下一些特点

1 由于热源的温度范围很宽,因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态

工程材料,如金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料以及由它们组成的复合物等

因而能赋予基体以各种功能(如耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、隔热、

生物相容、红外吸收等)的表面

2 喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制,因此可以在各种

材料上进行喷涂(如金属、陶瓷、玻璃、布疋、纸张、塑料等),并且对基材的

组织和性能几乎没有影响,工件变形也小

3设备简单、操作灵活, 既可对大型构件进行大面积喷涂,也可在指定的

局部进行喷涂；既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工

4喷涂操作的程序较少,施工时间较短,效率高,比较经济

随着热喷涂应用要求的提高和领域的扩大, 特别是喷涂技术本身的进步,

如喷涂设备的日益高能和精良,涂层材料品种的逐渐增多、性能逐渐提高, 热

喷涂技术近十年来获得了飞速的发展, 不但应用领域大为扩展, 而且该技术

已由早期的制备一般的防护涂层发展到制备各种功能涂层；由单个工件的维

修发展到大批的产品制造；由单一的涂层制备发展到包括产品失效分析、表

面预处理、 涂层材料和设备的研制、选择, 涂层系统设计和涂层后加工在内

的喷涂系统工程；成为材料表面科学领域中一个十分活跃的学科。并且在现

代工业中逐渐形成 象铸、锻、焊和热处理那样的独立的材料加工技术。成为

工业部门节约贵重材料、节约能源、提高产品质量、延长产品使用寿命、降

低成本、提高工效的重要的工艺手段, 在国民经济的各个领域内得到越来越

广泛的应用。

5

五 各种热喷涂方法概述

1 氧乙炔火焰喷涂(焊)

是最早的一种喷涂方法。它是利用氧和乙炔的燃烧火焰将粉末状或丝

状、棒状的涂层材料加热到熔融或半熔融状态后喷向基体表面而形成涂层的

一种方法。它具有设备简单、工艺成熟、操作灵活、投资少、见效快的特点。

它可制备各种金属、合金、陶瓷及塑料涂层, 是目前国内最常用的喷涂方法

之一。但是, 由该方法制备的涂层孔隙度较大, 与基体材料的结合强度也较

低。但是, 对于自熔合金而言,如若采用燃烧火焰将其一次喷融或将喷涂层进

行 二次重熔(有火焰重熔、感应重熔和炉熔等)的方法则称为喷焊, 喷焊涂层

由于与基体材料呈冶金结合状态, 因而与基体材料的结合强度大大提高,可

以应用于冲击大、负荷重的工况下,如连续铸造拉矫辊、热轧矫直辊表面采用

镍基自熔合金喷焊涂层进行强化, 均获得了十分良好的耐蚀、耐磨和抗热疲

劳的强化效果

2 爆炸喷涂(D - GUN)

本方法是利用氧和可燃性气体的混合气，经点火后在喷枪中爆炸, 利用

脉冲式气体爆炸的能量, 将被喷涂的粉末材料加热、加速轰击到工件表面而

形成涂层。气体燃烧和爆炸的结果可产生超音速高能气流, 爆炸波的传播速

度高达3000 m / s, 其中心温度可达3450℃, 粉末粒子的飞行速度可达1200

m / s。因而爆炸喷涂层涂层致密, 与基体的结合强度高, 最高可达24 kg /

mm2 该法的缺点是噪音大, 而且爆炸是不连续的, 因而效率较低。爆炸喷涂

是20 世纪50 年代由美国联合碳化物公司发明,但问世后许多年都由该公司所

垄断, 不对外出售技术和设备, 只在其服务公司内为用户进行喷涂加工, 主

要喷涂陶瓷和金属陶瓷, 进行航空发动机的维修

3 高速火焰喷涂(HVOF)

高速火焰喷涂（或称超音速火焰喷涂）是20 世纪80 年代出现的一种高

能喷涂方法, 它的开发是继等离子喷涂之后热喷涂工业最具创造性的进展。

虽然高速火焰喷涂方法可喷涂的材料很多, 但由于其火焰含氧少温度适中,

焰流速度很高,能有效地防止粉末涂层材料的氧化和分解, 故特别适合碳化

物类涂层的喷涂。该设备发展到第三代, 性能有了大幅度的提高, 例如

JP-5000、DJ - 2700 等设备其室压达到8 -12 bar,功率达到100 -120 kw, 喷

涂效率可达10 kg / h ( WC -Co), 涂层厚度可达数mm, 涂层性能已能达到

爆炸喷涂的水平。在许多工业部门获得广泛的应用如航空发动中的耐磨涂

层、造纸机械用的镜面涂层等近年来,由于电镀铬工艺的环境污染问题,电镀

铬工业在一些工业发达国家受到严格的限制,并逐渐被淘汰, 采用高速火焰

喷涂涂层代替镀铬层的应用越来越受到工业界的关注和重视

4 电弧喷涂

电弧喷涂是在两根丝状的金属材料之间产生电弧, 电弧产生的热使金属

6

丝熔化, 熔化部分由压缩空气气流雾化并喷向基体表面而形成涂层。该工艺

也具有设备一次投资少, 使用方便、效率高等特点, 但喷涂材料必须是导电

的金属及合金丝, 因而其应用受到了一定的限制, 但它的高效率使得它在喷

涂Al、Zn 及不锈钢等大面积防腐应用方面成为首选工艺。

5 等离子喷涂(APS)

当某种气体如氮、氩、氢及氦等通过一压缩电弧时产生电离而形成电中

性的等离子体(是物质除气、液、固态外的第四态)等离子弧的能量集中温度

很高, 其焰流的温度在万度以上, 可以将所有固态工程材料熔化 以这种高

温等离子体作热源将涂层材料熔化制备涂层的工艺就是等离子喷涂。国内外

已有数百种材料用于等离子喷涂, 是应用较普遍的喷涂方法。

等离子喷涂涂层的致密度及与基体材料的结合强度均比火焰喷涂涂层

和电弧喷涂涂层的高,而且也是制备陶瓷涂层的最佳工艺

等离子技术中引人注目之处是设备的大容量化和高输出功率化, 目前气

体等离子喷涂设备已有200 kw 的设备出售, 不但大大提高了喷涂效率, 也

使涂层质量更为改善, 因而可以实现大面积高质量涂层的连续生产, 如柔性

印刷用网纹辊镜面陶瓷层以及高分子薄膜电晕处理用陶瓷绝缘涂层的制备

等

6 低压等离子喷涂(LPPS)

等离子喷涂可以在不同气氛和不同压力下实现, 当喷涂作业在气氛可控

的负压密封容器内进行时就成为低压等离子喷涂。低压等离子喷涂的优点是：

焰流速度高、粒子动能大,形成的涂层致密、结合强度高； 低压环境下可对

基体进行预热和进行反向转移弧电清理, 进一步提高涂层与基体的结合强

度；由于没有大气污染, 涂层材料不氧化成分变化小, 因而可以进行活性金

属如Ti、Ta、Nb 等的喷涂；还可使形成等离子体的气体在喷涂过程中与涂层

材料进行反应,形成特殊化合物涂层。由于具有以上特点, 低压等离子喷涂主

要用于制备航空工业等高科技领域的涂层, 如飞机涡轮发动机叶片抗高温氧

化和热腐蚀的MCrAlY(M = Co、Ni、Fe)涂层,以及制备人体人工植入体用生

物功能涂层

7 水稳等离子喷涂

水稳等离子喷涂是一种高功率和高速等离子喷涂方法, 它是在由高速旋

转的水形成的隧道里产生的弧中,水蒸气分解形成O2 和 H2 的等离子工作气的

喷涂方法。与气体等离子喷涂方法相比, 其焰流温度更高体积更大更长, 特

别是能量更高, 因而特别适合于高熔点氧化物陶瓷的大量喷涂。其主要优点

是：输出功率大(150 -200 kw), 涂层结合强度是气体等离子喷涂涂层的2 -

3 倍, 并且涂层致密, 其硬度、耐磨性和耐热冲击性能也有很大提高； 喷涂

效率高, 喷涂能力最大为50 kg / h, 涂层厚度可达20 mm , 而且可以喷涂

分散性较大的粉末, 因而特别适合陶瓷部件的喷涂成形； 只需水和空气, 运

行成本低, 比其他喷涂方法经济。 本方法的缺点是焰流为氧化焰, 不适喷

7

涂容易氧化的材料。此外, 喷涂枪体积较大, 比较笨重

六 热喷涂原理和涂层性能

♦热喷涂原理

1 热喷涂涂层的形成

热喷涂时，涂层材料的粒子被热源加热到熔融态或高塑性状态，在外

加气体或焰流本身的推力下，雾化并高速喷射向基体表面，涂层材料的粒子

与基体发生猛烈碰撞而变形、展平沉积于基体表面，同时急冷而快速凝固，

颗粒这样遂层沉积而堆积成涂层。

2．热喷涂涂层的结构特点

热喷涂涂层形成过程决定了涂层的结构特点，喷涂层是由无数变形粒

子相互交错呈波浪式堆叠在一起的层状组织结构，涂层中颗粒与颗粒之间不

可避免地存在一些孔隙和空洞，并伴有氧化物夹杂。涂层剖面典型的结构如

下图，其特点为：

＊ 呈层状

＊ 含有氧化物夹杂

＊ 含有孔隙或气孔

典型的涂层剖面图

3 热喷涂涂层的结合机理

涂层的结合包括涂层与基体的结合和涂层内部的结合。涂层与基体表

面的粘结力称为结合力，涂层内部的粘结力称为内聚力。涂层中颗粒与基体

之间的结合以及颗粒之间的结合机理，目前尚无定论，通常认为有以下几种

方式。

（1） 机械结合

碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒和凹凸不平的表面相互嵌

合，贝以颗粒的机械联锁而形成的结合（抛锚效应），一般来说，涂层与基

体的结合以机械结合为主。

（2） 冶金－化学结合

这是当涂层和基体表面产主冶金反应，如出现扩散和合金化时的

一种结合类型。当喷涂后进行重熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合主要是冶

金结合。

基体粗糙度

氧化物加杂 孔隙或孔洞 颗粒间的粘接颗粒基体粗糙度

基体

涂层

对基体的粘接力

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（3） 物理结合

颗粒与基体表面间由范德华力或次价键形成的结合。

4。涂层的残余应力

当熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形的同时受到激冷而凝固，从

而产生收缩应力。涂层的外层受拉应力，基体有时也包括涂层的内层则产生

压应力。涂层中的这种残余应力是由热喷涂条件及喷涂材料与基体材料的物

理性质的差异所造成的。它影响涂层的质量、限制涂层的厚度。工艺上要采

取措施以消除和减少涂层的残余应力。

♦ 热喷涂涂层的性能

1 化学成分

由于涂层材料在熔化和喷射过程中，在高温下会与周围介质发生作

用生成氧化物、氮化物，以及在高温下会发生分解， 因而涂层的成分与涂

层材料的成分是有一定的差异的，并在一定程度上影响涂层的性能。如

MCrAlY 氧化后会影响其耐蚀性，而WC－Co 经氧化和高温分解后其耐磨性

会降低。通过喷涂方法的选择可以避免和减轻这一现象的发生。如采用低压

等离子喷涂可大大减少涂层材料的氧化，而高速火焰喷涂则可以防止碳化物

的高温分解。

2 孔隙度

热喷涂涂层中不可避免地存在着孔隙，孔隙度的大小与颗粒的温度

和速度以及喷涂距离和喷涂角度等喷涂参数有关。一般来说，温度及速度都

低的火焰喷涂和电弧喷涂涂层的孔隙度都比较高，一般达到百分之几，甚至

可达百分之十几。而高温的等离子喷涂涂层及高速的超音速火焰喷涂涂层则

孔隙度较低。最低可达05％以下。

3 硬度

由于热喷涂涂层在形成时的激冷和高速撞击，涂层晶粒细化以及晶

格产生畸变使涂层得到强化，因而热喷涂涂层的硬度比一般材料的硬度要高

一些，其大小也会因喷涂方法的不同而有所差异。

4 结合强度

热喷涂涂层与基体的结合主要依靠与基体粗糙表面的机械咬合（抛

描效应）。基材表面的清洁程度、涂层材料的颗粒温度和颗粒撞击基体的速

度以及涂层中残余应力的大小均会影响涂层与基体的结合强度，因而涂层的

结合强度也与所采用的喷涂方法有关。

5 冷热疲劳性能

对于一些在冷热循环状态下使用的工件，其涂层的抗冷热疲劳（或称

热震）性能至关重要，如若该涂层的抗热震性能不好，则工件在使用过程中

便会很快开裂甚至剥落。涂层抗热震性能的好坏主要取决于涂层材料与基体

材料的热膨胀系数差异的大小和涂层与基体材料结合的强弱。

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七．热喷涂材料及涂层功能和应用