堆焊用带极
1、堆焊材料的应用
该材料具有较好的耐大气、耐海水和耐各种酸性溶液的腐蚀， 耐气蚀以及耐粘着磨损的性能。但易受硫化物和氨盐的腐蚀， 耐磨料磨损性能不良，故不适合在高应力磨料磨损和温度高于 200oC的条件下工作。
2、堆焊工艺
常用的堆焊方法为氧-乙炔喷涂和TIG堆焊，也可用电弧堆焊。
(五) 碳化钨基堆焊材料及工艺
具有高硬度、高耐磨性的特点，可以承受轻度和中度冲击，还 具有一定的抗高温氧化性和耐腐蚀性能。 主要应用于石油钻井、冶金、矿山及煤炭开采。
2、堆焊工艺 常用的堆焊方法为用管装焊条，氧-乙炔手工堆焊，也可用电弧
堆焊。
三、堆焊方法与设备的选择
1、堆焊设备 堆焊设备包括电源、堆焊机、送丝送粉机构、供气设备及工、 辅具。通用弧焊机为主要设备。
①热稳定性好：热喷涂材料在喷涂过程中，必 须能够耐高温，即在高温下不改变性能。
②使用性能好:根据工件要求，所得涂层应该满 足各种使用要求，即喷涂材料也必须具有相 应性能。
• ③润湿性好：润湿形好，则得到的涂层与基体 的结合强度高，自身密度好，且涂层也平整。
• ④固态流动性好（粉末）：流动性（与粉末形 状，湿度，粒度有关）好，才能保证送粉的均 匀性。
热作工具钢：较高的高温硬度、较高的强度和抗冲击韧性、较 高的抗冷热疲劳性以及高的抗氧化性和耐磨性。主要用于大型
轧辊的制造和修复。 冷作工具钢：较高的常温硬度和抗粘着磨损性能，用于冷冲模、
冷剪刀、冲裁模及修边模的制造与修复。 堆焊方法为电焊条电弧焊。焊前工件需预热，焊后进行三次回
火。
（2）高锰钢及铬锰钢
1、低合金钢堆焊材料 ( 合金元素总含量小于5%)。
(1)珠光体钢：碳含量一般小于0.5%，焊后自然冷却 时，得到珠光体组织，硬度20~38HRC。 堆焊层硬度中等，具有一定的耐磨性、良好的韧性和 切削加工性。用于恢复母材尺寸、过渡层的堆焊。 通常采用焊条电弧堆焊和熔化极自动堆焊。

(2)马氏体钢：碳含量低、中、高均有。组织一般为马 氏体，硬度25~65HRC。
(2) 冶金—化学结合 扩散和合金化时的结合； （3）物理结合 范德华或次价键形成的结合。
4 涂层的硬度 通常用硬度来评价材料的耐磨性
• 几种陶瓷喷涂层的硬度
喷涂材料
HV
Al2O3
700~1300
Al2O3-2.5TiO2 800~1350
TiO2
600~900
Cr2O3
1000~1800
ZrO2
韧性、强度、耐磨性综合性能最好、最经济的堆焊材 料。也可用于堆焊更脆、更耐磨或更高强度材料前的
过渡堆焊材料。 通常采用焊条电弧堆焊和熔化极自动堆焊。
2、中、高合金钢及合金铸铁堆焊材料 (组织为马氏 体型)
（1）高速钢及热作工具钢、冷作工具钢
高速钢：淬火+回火组织为回火马氏体+碳化物，具 有较高的硬度和红硬性，用于金属切削刀具、木工刀 具、热剪刀具、冲头、冲裁磨具等。
• ③塑料粉末：塑料涂层具有美观、耐蚀的性 能，有热塑性（受热熔化或冷却时凝固，如 聚乙烯，尼龙粉等）和热固性（受热产生化 学变化，固化成型，环氧树脂，酚醛树脂等） 两类。
2、复合材料粉末 复合材料粉末是由两种或更多种金 属和非金属（陶瓷、塑料、非金属矿物）固体粉末 混和而成。
它又可分为：
①包覆型粉：由一种或几种成分作为外壳，均匀连续 或星点间断地包覆由一种或几种成分组成的核心的 粉体，包覆层与核心的重量比可从1%～99%，包 覆层的宏观厚度最低可为2～3微米。
第一节 堆焊
一、堆焊材料的分类
铁基、镍基、钴基、碳化钨基和铜基等几种类型。
铁基性能变化范围广、韧性和耐磨性匹配好， 价格低，应用最广
各基材熔点（℃）
Fe
Ni
Co
WC
Cu
1538 1455 1495 2870±50 1083
第一节 堆焊
二、常用堆焊材料及工艺 (一) 铁基堆焊材料及工艺 按合金元素含量分类：低合金、中合金和高合金
• ⑤热膨胀系数合适：若涂层与工件热膨胀系数 相差甚远，则可能导致工件在喷涂后冷却过程 中引起涂层龟裂。
（一）热喷涂线材
喷涂设备简单，操作方便，耗能少，成本低，工艺因素影响小， 涂层质量稳定
1、非复合喷涂线材是只含一种金属或合金的材料制成的线材。 是用普通的拉拔方法制造的，
常用的有：
①Al及Al合金：一般为纯Al或Al-Si合金线材，主要用于腐蚀保 护，抗高温氧化。
宏观粗化的作用
第二节 热喷涂
二、热喷涂的种类和特点
1、热喷涂的种类
按涂层加热和结合方式，有喷涂和喷熔两种；前者基体不熔 化—机械结合；后者是涂层经再加热重熔，涂层与基体互溶 并扩散形成冶金结合。
按加热喷涂材料的热源种类，有火焰、电弧、高频、等离子弧 （超音速）、爆炸、激光喷涂和重熔、电子束喷涂。
2、特点 ① 适用范围广，喷涂材料和基体都可以是金属和非金属及复合
定义：利用特定的热源将喷涂材料加热熔化或软化，并借助 自身动力或外加气流将熔滴加速，以 一定速度喷射到表面经 过净化或粗化的工件上，形成涂层的工艺方法。
性能：耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化和润湿等性能；
基体材料：金属、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等。 涂层厚度：0.5~5mm。 应用：宇航、国防、机械、冶金、石油、电力、化工、机车 车辆等部门。
材料； ② 工艺灵活， ③ 喷涂层的厚度可调范围大； ④ 工件受热程度可以控制，一般温度可控制在30～200℃，从
而保证基体不变形、不弱化。 ⑤ 生产率高，一般能达到数千克/小时，最高可达50千克/小时。
第二节 热喷涂
三、热喷涂的预处理 1、基体表面的清洗、脱脂
碱洗法、溶液洗涤法、蒸气清洗法和对疏松表面的清洗 2、基体表面氧化膜的处理
②组合型粉：由不同相混杂而成的颗粒，没有核壳之 分。
复合粉技术和产品的发展是热喷涂技术的重要突破， 为涂层性能的提高和优化设计开辟了宽广的领域， 这是因为：
碳0.7~1.2%，锰10%~14%，组织为奥氏体，硬度200HB。 受冲击时转变为马氏体，硬度450~500HB。
（3）高铬钢及铬镍钢
最主要特点就是耐蚀性和抗高温氧化性。
(4) 合金铸铁 按组织可分为马氏体、奥氏体和高铬铸铁三大 类。
(二) 镍基堆焊材料及工艺
1、镍基堆焊材料的成分与性能
Ni-Cr-B-Si、Ni-Cr-Mo-W、 Ni-Cr-W-Si和Ni-Mo-Fe型.
②Zn及Zn合金：一般为Zn或Zn-Al合金线材，主要用于大气及 水中的腐蚀防护。
③Cu及Cu合金：一般纯Cu丝用于导电及塑像工艺品，黄铜丝主 要用于修复、耐磨、装饰,铝青铜用于酸性介质中的耐蚀涂层。
• ④Ni及Ni合金：一般为Ni及Ni-Cr，Ni• 30%Cu（蒙乃尔合金），主要用于耐蚀、 • 耐磨、耐高温氧化。 • ⑤Sn及Sn合金：主要用于轴承，轴瓦等滑动 • 部件的耐磨涂层。 • ⑥Fe及Fe合金：普通碳钢丝，低合金钢丝等 • 主要用于修复和耐磨；不锈钢丝用于防腐 • 蚀，Fe-Cr-Al丝主要用于抗高温氧化。 • ⑦Pb及Pb合金：主要用于滑动耐磨涂层和防 • 护涂层。 • ⑧Mo：主要用于打底层和耐浓盐酸涂层。
（二）热喷涂粉末 不受线材成型工艺的限制，成本低，来源 广，组元间可按任意比例调配，组成各种组合粉、复合粉， 从而得到相图上存在或不存在的相组织，获得某些特殊性能。
1、非复合型粉末 ①金属及合金粉末：大量应用的合金粉末主要是Ni基、Fe基、
Co基、Cu基合金粉末，一般都可用水雾法、气雾法或其它方 法制得。
该材料价格昂贵，适合于金属间粘着磨损场合。由于还具有较高 的抗高温氧化性、耐腐蚀性和耐热性，可用于高温腐蚀和高温磨 损工况条件下工件的堆焊。
2、堆焊工艺
常用的堆焊方法为氧-乙炔喷涂和等离子堆焊，工件较大时也可 用焊条电弧堆焊。
(四) 铜基堆焊材料及工艺
堆焊材料分为：
紫铜 黄铜、 青铜 白铜
焊条 形式有： 焊丝
第二节 热喷涂
2、复合喷涂线材 就是把两种或两种以上的材料复合而制成的喷涂线材，复合
喷涂线材中大部分是增效复合喷涂线材，即在喷涂过程中 不同组元相互发生热反应生成化合物，反应热与火焰热相 叠加，提高了熔滴温度，达到基体后会使基体局部熔化产 生短时高温扩散，形成显微冶金结合，从而提高结合强度。
• 制造复合喷涂线材常用的复合方法有： • ①丝-丝复合法：将各种不同的组分的丝绞、轧成一 • 股。 • ②丝-管复合法：将一种或多种金属丝穿入某种金属 • 管中压轧而成。 • ③粉-管复合法：将一种或多种粉末装入金属管中加 • 工成丝。 • ④粉-皮压结复合法：将粉末包在金属壳内加工成丝。 • ⑤粉-粘合剂复合法：把多种粉末用粘合剂混合挤压 • 成丝。
500~800
第二节 热喷涂
4、涂层残余应力 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，从而产生微观收缩应力，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。涂层的这种残 余应力是由喷涂热条件及喷涂材料与基体材料物理性质的差 异所造成的，它影响涂层质量；而且这种应力随涂层厚度的 加大而增加，最终导致涂层断裂或从基体上剥离。
Ni-Cr-B-Si镍基堆焊材料具有熔点低（1040℃）、润湿性好、 流动性好的特点，可以用粉末等离子堆焊和氧-乙炔喷涂。组织 为奥氏体+硼化物+碳化物，有优良的耐低应力磨料磨损和耐金 属间磨损性能，以及耐高温、耐腐蚀和耐氧化性能。但耐高应力 磨料磨损性能和耐冲击性能不好。常温硬度62HRC。
2、镍基堆焊材料应用
比铁基堆焊材料有更高的热强性和更好的耐热腐蚀性。但价格高 于铁基，应用有限。主要用于重要场合，代替钴基堆焊材料。
3、堆焊工艺 常用的堆焊方法为焊条电弧堆焊、氧-乙炔喷涂、等离子堆焊和 采用铸造焊丝的TIG焊。