综合实验指导书
（实验二钢材表面氧-乙炔火焰喷涂NiCrAl耐高温氧化涂层）
实验学时：16学时实验类型：综合型
前修课程名称：焊接概论、材料工程基础、材料表面工程
适用专业：材料科学与工程(表面、金属方向)
一、火焰喷涂简介
(一)、实验背景
火焰喷涂技术应用领域非常广泛。

可在金属基材表面制作耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨、密封等涂层。

可喷不锈钢、镍基合金、钴基合金、铝合金、锌、涂巴氏(轴承)合金、补偿零件磨损、改善表面其它性能等。

用于轧辊、叶片、轴类、活塞、模具、导轨、送粉器等多种零件的修复及强化。

在防腐、耐磨、旧件修复以及生产领域得到较为广泛的应用。

NiCrAl类合金材料，与普通钢铁材料相比，具有良好的粘接性，可以作为普通粘接层使用。

并且，该类材料具有很好的抗氧化能力，也常作为钢材耐高温氧化涂层使用。

(二)、火焰喷涂基本原理
火焰喷涂以其良好的经济性和广泛性在机械制造和设备维修中具有广阔的应用前景。

火焰喷涂是以氧-乙炔火焰为热源，将金属丝或粉末熔化并用气流雾化，使熔融粒子高速喷射到工件表面形成涂层的一种工艺。

粉末火焰喷涂原理示意图
(三)、火焰喷涂技术的特点
1．氧-乙炔火焰喷涂技术对基体的形状和尺寸通常没有限制，而且涂层材料广泛，操作简单，方法容易掌握，最重要的是其具有价廉、节能、高效、灵活等特点。

2．火焰喷涂生产效率高，在生产现场中，所使用的设备都比较简单，工艺方法灵活，尤其是在中小型零件的修复性喷涂中，对现场的操作环境没有太多专门的要求，既可作为常规修复，又可用于现场抢修，可以为企业带来可观的经济效益。

3．火焰喷涂层呈典型的层状结构，孔隙率较高，且与基体结合多为机械物理结合，结合强度较低，对基体热影响较大，难以适应较恶劣的环境，这限制了它的应用范围及使用寿
命。

二、实验学时安排
1．教师讲解技术及实验背景。

2学时。

2．同学查阅文献。

2学时。

3．同学汇报所选实验方案，包括目的、方法、材料等。

2学时。

4．准备样品、表面处理、喷涂实验。

4学时。

5．金相观察，结合力、孔隙率、硬度、耐磨、耐蚀性能检测。

2学时。

6．实验报告撰写。

2学时。

7．讲解实验报告，并上交。

2学时。

三、实验内容与基本要求
(一)、设备及器材配置
火焰喷涂设备系统简图
(二)、材料选择
1．基材：Q235钢板。

2．火焰喷涂粉末：NiCrAl粉末。

(三)、火焰喷涂工艺流程
1．由指导教师讲解清楚实验的基本原理，实验的目地及操作安全规程；
2．学生分组进行实验，要求学生自己动手，独立操作；
3．要求学生熟悉和掌握火焰喷涂原理、工艺和操作要领。

四、实验装置
1．空气压缩机系统一套
2．喷砂设备一套
3．火焰喷涂设备一套
4．喷涂试件若干
五、实验步骤
1．安全检查（主要包括电路、气路、喷砂枪、喷涂丝等）。

2．将待喷砂处理的试件放在喷砂室内。

3．开启空气压缩机系统，并检查储气罐压力表，使空气压力到达0.8MPa以上。

4．戴好防护用品后，调节喷砂气路的空气压力至0.5～0.6MPa，进行喷砂操作。

5．将表面粗化好后的试件放在喷涂室内，固定在支架上。

6．喷涂操作时，调节喷涂气路的空气压力至0.5～0.7MPa，开启喷涂设备，对试件进行火焰喷涂。

（进行火焰喷涂操作时必须戴好防护用具。

）
7．打开氧气、乙炔，调节气流。

8．点火、调节火焰大小，要求中性焰。

9．预热，注意距离和温度(钢材表面颜色)。

10．喷涂合金粉。

11．冷却。

12．检查表面，是否有剥落、裂纹、疏松、针孔和孔洞等缺陷。

13．重复8-12直到符合要求。

六、实验数据及处理
1．选择几组表面成型最好的喷涂件的数据记录下表中。

2．记录所选喷涂件的涂层厚度(考察工艺参数对沉积效率的影响)。

3．观查喷涂过程中火焰燃烧的稳定性，以及涂层表面是否有裂纹、未熔化大颗粒、气孔等缺陷。

七、实验报告要求
1．按以上记录说明最佳规范的参数。

2．分析火焰喷涂设备的工作原理。

3．分析火焰喷涂过程的工作原理并说明喷涂过程中主要工艺参数是哪些。

4．说明火焰喷涂过程中常见工艺问题及涂层表面容易产生哪些缺陷。

八、思考题
1. 你还知道有那几种火焰喷涂可以使用的燃气？
2．还有哪些类似此类实验用途的火焰喷涂粉末？
3．火焰喷涂实验过程中，需要注意的安全问题有哪些？
4．待喷工件(基体)如果是管状材料内壁面，硬如何喷涂？
5. 火焰喷涂层为什么要封孔？
6．自命题。