熱噴涂工藝與噴砂工藝技術(shù)分析

1、熱噴涂前表面吹砂粗化的目的

基體表面的噴砂預(yù)處理是采用高硬度的磨料顆粒高速噴射基體表面，對基體表面產(chǎn)生沖刷、鑿削和錘擊作用，以除去基體表面的鐵銹、鱗皮、毛刺、焊渣、舊陶瓷涂層等污物，并形成具有相當(dāng)粗糙度的基體表面，使金屬基體暴露出新鮮的活性表面，同時產(chǎn)生凈化、粗化和活化效果。此外，噴砂還對基體材料有一定的應(yīng)力松弛并具有提高其疲勞強(qiáng)度的作用。加之噴砂的生產(chǎn)效率高，因此特別適合于大面積、大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的表面預(yù)處理和現(xiàn)場施工，因而成為工業(yè)上常用的一種表面預(yù)處理方法。

2、熱噴涂對吹砂表面粗糙度有哪些要求

為了獲得滿意的涂層結(jié)合強(qiáng)度，熱噴涂對基體表面噴砂處理后的粗糙度有特定的要求。

     2.1以表面粗糙度（Ra 即噴砂表面波峰與波谷的算術(shù)平均值）表示不同情況下熱噴涂合適的表面粗糙度值，列于下表。

    通常，隨著表面粗糙度加大，涂層的結(jié)合強(qiáng)度提高。但表Ra ＞10μm后，這種效果就大大減弱。欲獲得佳的涂層結(jié)合強(qiáng)度，其相應(yīng)的表面粗糙度尺寸應(yīng)為被噴涂粉末直徑的3/4好。

    2）以噴砂態(tài)的表面形貌表示

按GB8923-88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，熱噴涂時鋼鐵材料的噴砂除銹分級要求達(dá)到高等Sa3.0，即金屬基體呈現(xiàn)白色，噴砂后的表面無各種明顯的油、脂、灰塵、軋皮、銹斑、涂膜、氧化物、腐蝕產(chǎn)物和其他外來物質(zhì)。至少應(yīng)達(dá)到近白色的次高等Sa2.5級。噴砂后基體表面的形貌和顏色應(yīng)與鋼材表面噴砂的標(biāo)準(zhǔn)等級圖片或標(biāo)準(zhǔn)等級樣板進(jìn)行比較評定。

3、吹砂氣體壓力對基體表面性能有什么影響

 噴砂氣體壓力的改變對基體表面內(nèi)應(yīng)力影響大，采用高壓氣體對薄板、長件表面噴砂，常常會引起工件的扭曲變形，軟基體（如鋁、鋅、巴氏合金等）表面會鑲嵌噴砂的磨料。另外，隨著噴砂氣體壓力的增加，基體表面活性增強(qiáng)，表面粗糙度值加大，噴砂效率提高。鋼鐵、不銹鋼、合金鋼工件，氣體壓力值應(yīng)≥ 0.5Mpa。 對于軟基體工件，氣體壓力值應(yīng)≤ 0.3MPa。

4、吹砂距離、角度、時間對基體表面性能有什么影響

 吹砂距離的變化，對吹砂效率影響大，其次是影響機(jī)體表面粗糙度，一般基體表面硬度大于45HRC，吹砂距離為100mm~150mmm,基體表面硬度在25HRC~45HRC之間，吹砂距離為150mm~200mm，軟基體表面硬度小于150HB，吹砂距離為250mm~300mm。   

    吹砂角度的改變主要影響基體表面的粗糙度，吹砂角度由30°~75°變化時，隨著吹砂角度增加，粗糙度隨之加大，但佳的吹砂角度為70°~80°。

    吹砂時間的改變對基體表面活化程度有非常大的影響，一般隨著對工件固定不動的吹砂時間的增加，表面活性增加，但吹砂時間達(dá)到20S左右時，表面活性基本達(dá)到飽和。一般基體表面粗糙度達(dá)到Sa3級，吹砂時間約在5S~10S。

5、如何選擇噴砂磨料的形態(tài)

  噴砂磨料必須清潔、干燥、有棱有角，忌用鑄件拋丸清理后用過的磨料進(jìn)行熱噴涂的噴砂預(yù)處理。磨料在噴砂過程中依磨料種類和性能不同，會產(chǎn)生不同程度的粉碎。微細(xì)的粉塵既影響噴砂效率，也會沉積在基體的預(yù)處理表面，將影響噴涂涂層的結(jié)合，還會污染環(huán)境。因此，當(dāng)磨料的粉碎超過20%時，應(yīng)篩去微粉，將磨料清洗烘干后再用。好采用50%回收磨料+50%新磨料的混合磨料再用。

6、射吸式吹砂機(jī)的原理

    射吸式（又稱吸入式）噴砂機(jī)是利用壓縮空氣流在噴砂槍的射吸室內(nèi)造成的負(fù)壓，通過砂管吸入砂粒，并隨氣流從噴嘴噴出對工件表面進(jìn)行粗化預(yù)處理的裝置。這種噴砂方法設(shè)備簡單，使用方便，但砂的吸入量較少、噴射速度較低，噴砂效率不高，通常用于小面積或薄壁件及有色金屬的噴砂處理。射吸式噴砂機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，在噴砂過程中，從空氣噴嘴噴出的高速氣流在周圍形成負(fù)壓，通過吸砂管把磨料從噴砂箱底部的錐型料斗處吸進(jìn)，帶入高速噴出的氣流中。在高速氣流中，磨料被加速，噴射到工件基體表面。在封閉的噴砂柜中，撞擊到工件表面的砂粒被彈射，收集在噴砂柜中，經(jīng)過篩網(wǎng)篩分下落到漏斗內(nèi)，并被回收循環(huán)使用。磨料可被連續(xù)使用，直至磨料破碎失去噴砂效果為此。射吸式噴砂機(jī)有小型的手工操作的裝置以及中型的、完全自動化體系的裝置。這種噴砂機(jī)適宜使用相對密度較小的非金屬磨料，不適合使用相對密度非常大的金屬磨料。因?yàn)橄鄬γ芏确浅４�，且粒度非常大的鑄鐵砂或鋼砂需要更大的負(fù)壓吸入力。

     與壓力式噴砂機(jī)和離心噴砂機(jī)相比，射吸式噴砂槍的生產(chǎn)效率較低，吸砂管路較短，只適用于加工體積較小的工件，但這種噴砂槍結(jié)構(gòu)簡單，價格低，使用靈活，維護(hù)方便，在現(xiàn)場可用于小面積的局部噴砂處理。射吸式噴砂槍需要的壓縮空氣流量較小，但要求使用較高的壓力，通常為0.52MPa~0.7MPa。 

7、壓力式吹砂機(jī)的原理

 壓力式吹砂機(jī)是利用壓縮空氣的壓力和砂粒自重，將壓力罐（密閉的壓力容器）中的砂粒壓入噴砂管，由壓縮空氣推動，從噴嘴高速噴出對工件表面進(jìn)行粗化處理的裝置。噴砂系統(tǒng)由壓縮空氣供給設(shè)備、壓力罐（砂罐）、砂管和吹砂槍等組成。壓力式吹砂機(jī)的有的是和結(jié)構(gòu)如圖所示。砂罐是壓力式吹砂機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，容量通常在0.01m3~2m3之間，其中的空氣壓力通常維持在0.7MPa左右

8、吹砂粗化預(yù)處理的缺點(diǎn)有哪些

1）不適于已精加工的零件或?qū)�加工精度要求高的零部件的預(yù)處理。

2）不能直接用于清除黏性的或有彈性的污染物，如脂類、油或?yàn)r青等。（可考慮濕式噴砂）

　　3）不能對帶有深凹槽或包圍腔室的復(fù)雜零件進(jìn)行噴砂，在這些部位噴砂，很容易造成磨料堆積。

　　4）磨料噴砂能在工件表面產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力，特別是在采用鋼丸或玻璃珠噴砂時更是如此。這對于提高制件的疲勞強(qiáng)度有利，但對于電器部件如電機(jī)用硅鋼片鐵芯，噴砂處理將會改變其電磁性能，造成有害影響。

　　5）射吸式噴砂機(jī)和離心式噴砂機(jī)能夠噴砂的工件尺寸受到限制。離心式噴砂機(jī)只適于噴涂大批量的同一種零件，生產(chǎn)的柔性小。

6）噴砂產(chǎn)生相當(dāng)大的粉塵和噪聲，污染環(huán)境�？梢钥紤]濕噴砂或循環(huán)回收式環(huán)保噴砂及噴砂房對粉塵及噪聲進(jìn)行治理。

9、如何選擇吹砂磨料的粒度

噴砂磨料粒度的選擇主要取決于所需要的表面粗糙度，也與磨料的硬度、涂層厚度和噴砂用空氣壓力等因素有關(guān)。實(shí)際使用的噴砂磨料，其粒度范圍通常分為三擋；

粗砂（0.6mm~2.0mm，-1目~+30目），中粗砂（0.425mm~1.4mm，-14目 ~ +40目），細(xì)砂（0.18mm~0.6mm,-30目 ~ + 80目）。當(dāng)要求噴涂涂層厚度超過0.25mm時，推薦采用粗砂，以提高基體的表面粗糙度，獲得佳的粘結(jié)性能 ；當(dāng)涂層厚度小于0.25mm，要求基體表面的比較均勻時，則宜采用中粗砂，能達(dá)到滿意的粘結(jié)強(qiáng)度；當(dāng)涂層厚度小于0.25mm，且涂層以噴涂態(tài)（不經(jīng)后加工）使用時，即要求噴涂態(tài)涂層的表面比較均勻、光潔時，宜采用細(xì)砂噴砂。細(xì)砂噴砂時，單位時間單位面積上沖擊基體表面的磨料數(shù)目和接觸面積均大，因而噴砂效率高，但表面粗糙度�。环粗�，磨料粒度大、噴砂效率低，表面粗糙度加大。

對于各種金屬基體，推薦采用的磨料粒度為0.25mm~ 1.18mm（-16目 ~+ 60目）；對于大多數(shù)塑料基體，則宜采用0.15mm~0.25mm(-60目 ~+ 100目）磨料；對于薄涂層，特別是薄基體，應(yīng)采用細(xì)粒度磨料，其粒度范圍為0.125mm~0.71mm（-25目~+120目）；對于厚度大于0.25mm的厚涂層，或?yàn)榱双@得好的結(jié)合強(qiáng)度，則應(yīng)采用較粗的磨料，其粒度范圍為0.71mm~1.00mm（-25目~+18目），以產(chǎn)生更粗糙的表面。

10、電火花粗化法和人工粗化法

　電火花粗化法是在基體表面經(jīng)去油、銹處理后，使用鎳絲（板）或鋁絲等做電較，同另一電較基體表面接觸產(chǎn)生電弧，使鎳或鋁熔粘于鋼或制品的表面，通過持續(xù)不斷地接觸，在基體表面生成一層粗糙的鎳或鋁薄焊層，達(dá)到基體表面粗化的目的。

　　電火花粗化屬手工操作，生產(chǎn)效率低，但設(shè)備簡單，使用方便，特別適合于不允許或無法噴砂粗化、硬化表面或局部部位的宏觀粗化。

       人工粗化法是工件的表面采用噴砂處理，粗糙度達(dá)不到涂層要求時，則需對噴涂的基體表面再進(jìn)行人工粗化，包括在其表面開溝槽，打眼和埋螺釘，以便增加涂層的嚙合能力與分散涂層的內(nèi)應(yīng)力