热喷锌

热喷锌过程中粘结底层材料选择当需要在金属基体上喷涂陶瓷涂层工作层时，由于陶瓷涂层材料在化学键、晶体结构和热物理性能等方面与金属材料存在相当大的差别，有必要先在金属基体上喷涂一层合金粘结底层，提高表面陶瓷涂层与基体金属之间结合强度的同时，还可以缓解两者之间热物理性能的差别。在基体尺寸形状或结构难于进行喷砂或粗化处理时，也推荐采用粘结底层。此外，对于工作层虽然为金属，但其热物理性能与基体金属相差较大，或两者的润湿性很差时，也推荐采用粘结底层。1.常用粘结底层材料的性能要求一般来讲，作为粘结底层喷涂材料应具有以下四方面的性能特点：(1）与基体表面结合强度高，甚至能产生微区冶金结合。特别是具有“自粘结”效应的Ni-Al型复合粉末，在热喷涂过程中，Ni与Al能发生化学反应，生成金属间化合物，并释放出大量热量，甚至这一反应过程能够持续到粉末碰撞到基体表面时仍在进行，该效应十分有利于变形粒子与基体表面形成微区冶金结合，从而提高粘结合底层与基体之间的结合强度。(2）具有抗氧化耐腐蚀能力。特别是作为陶瓷涂层的粘结底层，当在高温下工作时，环境中的氧气和腐蚀介质能够通过陶瓷涂层的孔隙侵入到粘结底层，这就要求粘结底层在高温下能形成致密的氧化物保护膜，以保护基体金属不被氧化和环境介质的腐蚀。(3）涂层表面具有合适的粗糙度，它不仅能为喷涂工作层提供良好的粗化表面，有利于提高工作层与粘结底层之间的结合强度，而且对工作层表面的粗糙度也有直接影响。(4）具有合适的热物理性能，特别是热膨胀系数、热导率等，更好介于基体材料和工作层之间，以减小两者之间的热膨胀不匹配性，降低涂层内的热应力和体积应力，有利于提高涂层的使用寿命。鉴于粘结底层的重要性，在进行涂层设计时，应综合考虑基材热物理特性和具体工况条件谨慎选择。2.粘结底层材料选择方法在进行涂层设计时，针对粘结底层的选择，主要考虑以下两方面因素的影响。(1）粘结底层与基体材料的相容性。当基材为普通碳钢、合金钢、不锈钢、镍铬合金、铝、镁、钛、铌等材料时，可选用具有“自粘结”效应的喷涂粉末作为粘结底层材料，涂层十分致密，孔隙率低，能显著提高表面工作层与基体之间的结合强度。但要注意，该类粘结底层在酸性、碱性和中性盐的电解液中不耐腐蚀，不易在该类液态化学腐蚀条件下用作粘结底层。当基材为铜及铜合金时，应优先选用铝青铜作粘结底层，由于Cu和Al之间在热喷涂过程中也会发生放热反应，生成金属间化合物，因此，铝青铜在铜及铜合金表面具有一定的自粘结性，有利于提高涂层与基体之间的结合强度，且该涂层具有良好的抗热冲击性和抗氧化性。当基材为塑料及聚合物类基体时，为避免基材表面被高温粒子烧焦而出现“焦化”，从而影响工作层与塑料基体之间的结合，常常选择低熔点金属（如Zn、Al等）或塑料加不锈钢复合粉末作为粘结底层材料。塑料加不锈钢复合粉末是由塑料粉末和不锈钢粉末复合而成的粉末，主要用作塑料类基体上喷涂高熔点金属、陶瓷或金属陶瓷涂层时的粘结底层材料。其中的塑料组分质软，且流平性好，使涂层与基体塑料有良好的粘结强度，并使塑料基体的受热减至更小；而不锈钢组分则具有良好的耐化学腐蚀性能，可形成镶嵌在塑料涂层中的硬质颗粒，有利于形成粗糙表面，为喷涂工作层提供比较理想的“锚固”结构，此外，不锈钢组分还有利于把喷涂焰流的热量散开，从而避免塑料基体产生局部过热或焦化，对提高粘结底层与基体的结合强度有利。当基材为石墨基体时，为防止石墨和钨在高温下发生反应生成碳化钨，引起石墨脆化，可喷涂钽作为粘结底层。此外，钽涂层与钢基体之间也能形成自粘结结合。值得注意的是，在热喷锌技术中，钼（Mo）也被作为一种具有自粘结效应的粘结底层来广泛使用。这是因为Mo在400℃下，会迅速发生氧化，生成具有挥发性的MoO3，产生急剧升华，露出的钼的熔滴对大多数金属及其合金的干净平滑表面有更好的润湿铺展性能，从而形成自粘结效应。除金属外，它还能够粘结在陶瓷、玻璃等非金属表面，但在铜及铜合金、镀铬表面、氮化表面和硅铁表面等除外。

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