钎涂工艺简介.pdf

1、第 1 页 共 8 页钎 涂 工 艺 简 介钎 涂 工 艺 是 由 我 公 司 主 导 开 发 改 进 设 计 的 一 种 介 于 热 喷 涂 工 艺 与 焊 接 工 艺之 间 的 特 殊 涂 层 成 型 工 艺 ， 它 结 合 了 热 喷 涂 和 焊 接 工 艺 的 优 点 。 钎 涂 工 艺 设 备 的主 要 组 成 包 括 高 频 钎 涂 设 备 、 能 量 转 换 器 、 移 动 工 装 。(1) 高 频 钎 涂 设 备选 择 了 高 频 电 源 作 为 表 面 处 理 的 感 应 电 源 ， 这 种 电 源 经 改 进 后 ， 利 用 特 殊 设计 的 能 量 转 换 器 ， 使 其

2、 具 有 适 合 于 大 型 零 件 表 面 处 理 的 优 点 ， 配 合 多 轴 数 控 系统 ， 根 据 各 轴 的 运 动 方 向 和 距 离 编 程 ， 使 其 运 动 轨 迹 自 动 进 行 ， 精 确 度 可 达 0.1mm以 内 。(2) 能 量 转 换 器获 得 致 密 均 匀 涂 层 ， 靠 高 速 热 喷 涂 来 达 到 ； 而 超 过 100Mpa的 结 合 强 度 ， 必须 靠 增 加 其 冶 金 结 合 来 获 取 。 因 此 ， 我 们 采 用 了 “ 超 音 速 火 焰 喷 涂 ” 加 “ 钎 料 表面 高 频 重 熔 ” 来 制 作 。在 高 频 电 流 的

3、作 用 下 ， 对 经 预 热 的 材 料 涂 层 与 基 体 表 面 迅 速 加 热 ， 使 颗 粒 熔化 ， 造 渣 上 浮 到 涂 层 表 面 ， 生 成 的 硼 化 物 和 硅 化 物 弥 散 在 涂 层 中 ， 使 颗 粒 间 和 基体 表 面 达 到 良 好 结 合 。 最 终 沉 积 物 是 致 密 的 金 属 结 晶 组 织 并 与 基 体 形 成 约0.1mm 左 右 的 冶 金 结 合 层 ， 孔 隙 率 基 本 降 为 零 ， 其 结 合 强 度 超 100MPa， 抗 冲击 性 能 较 好 、 耐 磨 、 耐 腐 蚀 ， 外 观 呈 镜 面 。 基 体 和 涂 层 通

4、过 高 频 加 热 ， 不 但 加 热时 间 短 ， 而 且 使 液 体 钎 料 对 流 、 元 素 扩 散 充 分 。 加 上 钎 料 本 身 所 具 有 的 良 好 润 湿性 ， 充 分 填 满 间 隙 ，(3) 钎 焊 过 程 中 ， 对 基 体 影 响 减 少 到 最 小 。高 频 加 热 能 量 集 中 ， 升 温 速 度 快 ， 基 体 变 形 小 。钎 料 表 面 重 熔 对 基 体 材 料 不 会 造 成 熔 焊 带 来 的 损 伤 ， 对 基 体 影 响 极 小 ， 钎 焊涂 层 表 面 平 整 、 不 易 出 现 裂 纹 和 孔 洞 、 后 续 加 工 量 很 小 ， 与

5、基 体 形 成 冶 金 结 合 ，结 合 强 度 高 。第 2 页 共 8 页图 1： 钎 涂 涂 层 示 意 图图 2： 钎 涂 试 块一 、 钎 涂 层 的 性 能1、 线 膨 胀 系 数钎 涂 层 的 线 膨 胀 系 数 见 表 1。 改 表 说 明 ， 钎 涂 层 的 线 膨 胀 系 数 绒 碳 钢 和 铁 素体 钢 比 较 接 近 ， 因 此 适 用 于 这 类 材 料 的 钎 涂 。 钎 涂 层 的 线 膨 胀 系 数 比 奥 氏 体 钢 小 ，对 于 奥 氏 体 钢 的 钎 涂 ， 由 于 线 膨 胀 系 数 差 别 较 大 ， 容 易 出 现 较 大 的 内 应 力 。表 1：

6、 钎 涂 层 和 钢 的 线 膨 胀 系 数钎 涂 层 和 钢 Cr3C2/BNi82CrSiB WC/BNi82CrSiB 铁 素 体 钢 奥 氏 体 钢线 膨 胀 系 数/（ 10-6/k） 11.4 8.1 1214 17182、 结 合 强 度钎 涂 层 与 母 材 的 结 合 强 度 随 着 涂 层 成 分 的 不 同 可 达 250-400MPa， 比 喷 涂 层与 母 材 的 结 合 强 度 要 高 的 多 。 钎 涂 层 与 母 材 具 有 良 好 的 冶 金 结 合 ； 而 喷 涂 层 与 母第 3 页 共 8 页材 的 结 合 大 多 是 机 械 结 合 ， 强 度 显 然

7、 也 低 得 多 。3、 钎 涂 层 组 织研 究 钎 涂 层 组 织 的 目 的 ： 确 定 硬 质 合 金 在 钎 涂 层 内 的 含 量 ； 钎 涂 层 的 气孔 率 ； 相 组 成 。 见 表 2表 2： 钎 涂 层 硬 质 合 金 含 量 和 气 孔 率钎 涂 层 硬 质 合 金 含 量 （ 质 量 分 数 ） 气 孔 率 （ ）Cr3C2/BNi82CrSiB 66 0.98WC/BNi82CrSiB 72 1.42此 表 表 明 ， 硬 质 合 金 在 钎 涂 层 内 所 占 比 率 达 2/3 以 上 ， 气 孔 率 2 ， 钎 涂层 质 量 是 很 好 。4、 硬 度各 钎

8、涂 层 的 硬 度 值 列 于 表 3。 含 WC 硬 质 合 金 的 钎 涂 层 的 硬 度 比 含 Cr3C2硬质 合 金 的 高 ， 因 此 它 的 耐 磨 性 可 能 较 好 。 但 耐 磨 性 又 与 负 载 类 型 等 各 种 因 素 有 关 ，所 以 尚 需 证 实 。表 3： 钎 涂 层 的 硬 度钎 涂 层 硬 度 HV30 相 显 微 硬 度 HV0.05Cr3C2/BNi82CrSiB 1170 Cr3C2 1712WC/BNi82CrSiB 1270 WC 20705、 耐 磨 性钎 涂 层 的 的 最 终 性 能 要 表 现 在 它 的 耐 磨 性 上 ， 故 对 其

9、 耐 磨 性 进 行 了 比 较 充 分的 试 验 ， 以 获 得 比 较 真 实 的 结 果 。 采 用 四 种 耐 磨 性 试 验 方 法 ：1） 柱 盘 磨 料 磨 损 实 验 （ SSAB） ， 按 DIN 标 准 进 行 。 试 验 参 数 如 下 ：加 压 500g旋 转 速 度 盘 60r/min试 件 3r/min测 量 间 隔 25m 50m 75m 100m 125m 150m 200m 250m磨 损 行 程 250m砂 纸 SIC 砂 纸 ， 粒 度 400第 4 页 共 8 页试 件 表 面 1.54cm2介 质 水试 件 与 盘 转 动 方 向 相 反2） 柱 盘

10、粘 着 滑 动 磨 损 试 验 （ SSAD） ， 按 DIN 标 准 进 行 。 试 验 参 数 如 下 ：加 压 500g旋 转 速 度 盘 140r/min试 件 3r/min测 量 间 隔 5000m 10000m磨 损 行 程 10km盘 材 料 X210Cr12试 件 表 面 1.54cm2介 质 空 气试 件 与 盘 转 动 方 向 相 反3） 金 属 矿 物 滑 动 磨 损 试 验 (MM)， 按 Haworth ZIS 116 进 行 。 试 验 参 数 如 下 ：磨 损 行 程 3000m橡 胶 轮 圆 周 速 度 4.5m/s石 英 砂 量 2kg颗 粒 度 0.420.

11、65压 力 300N4） 喷 射 磨 损 （ 平 行 喷 射 、 倾 斜 喷 射 和 垂 直 喷 射 ） 试 验 ， 按 DIN 标 准 进 行 。试 验 参 数 如 下 ：射 流 速 度 90m/s石 英 砂 颗 粒 度 0.40.65石 英 砂 量 30g/s喷 射 时 间 30s， 60s喷 射 直 径 6mm第 5 页 共 8 页喷 嘴 至 试 件 表 面 的 距 离 65mm为 了 比 较 起 见 ， 用 火 焰 喷 涂 、 大 气 等 离 子 喷 涂 和 堆 焊 方 法 制 作 了 同 样 的 试 件 ，同 时 进 行 耐 磨 试 验 。 见 下 表 ：标 号 涂 层 方 法CNi

12、nd Cr3C2/BNi82CrSiB， 片 感 应 加 热 钎 涂WNind WC/BNi82CrSiB， 片 感 应 加 热 钎 涂CNSGO Cr3C2/BNi82CrSiB， 片 保 护 气 氛 中 加 热 钎 涂WNSGO WC/BNi82CrSiB， 片 保 护 气 氛 中 加 热 钎 涂CWNSGO Cr3C2-WC(1： 1)/BNi82CrSiB， 片 保 护 气 氛 中 加 热 钎 涂CWSGO-S Cr3C2/BNi76CrP， 悬 浮 保 护 气 氛 中 加 热 钎 涂WNSGO-S WC/BNi76CrP， 悬 浮 保 护 气 氛 中 加 热 钎 涂PTA-40/60

13、 HMSP1740+60%WSC 等 离 子 粉 末 堆 焊PTA60/50 HMSP1760+50%WSC 等 离 子 粉 末 堆 焊PTA60/60 HMSP1760+60%WSC 等 离 子 粉 末 堆 焊FS-Cr3C2 50%(Cr3C2-Ni)+50%Col.56 火 焰 喷 涂FS-WC 50%WC+50%Col.56 火 焰 喷 涂FSE-Cr3C2 50%(Cr3C2-Ni+50%Col.56 火 焰 喷 涂 +重 熔FSE-WC 50%WC+50%Col.56 火 焰 喷 涂 +重 熔APS-Cr3C2 50%(Cr3C2-Ni)+50%Col.56 大 气 等 离 子 喷

14、 涂APS-WC 50%WC+50%Col.56 大 气 等 离 子 喷 涂CDS-Cr3C2 50%(Cr3C2-Ni)+50%Col.56 高 速 火 焰 喷 涂CDS-WC 50%WC+50%Col.56 高 速 火 焰 喷 涂从 这 些 实 验 结 果 可 以 得 到 不 同 实 验 方 法 均 表 明 钎 涂 层 的 耐 磨 性 大 大 高 于 其他 方 法 取 得 涂 层 的 耐 磨 性 。 如 柱 盘 磨 料 磨 损 实 验 试 验 中 钎 涂 层 耐 磨 性 高 于 热 喷 涂层 的 耐 磨 性 ；第 6 页 共 8 页金 属 矿 物 磨 损 试 验 中 钎 涂 层 耐 磨 性

15、 高 于 等 离 子 堆 焊 层 的 耐 磨 性 ；倾 斜 喷 射 和 平 行 喷 射 实 验 中 的 钎 涂 层 耐 磨 性 高 于 等 离 子 堆 焊 层 的 耐 磨 性 ；不 同 涂 层 的 柱 -盘 磨 料 磨 损 特 性不 同 涂 层 的 金 属 -矿 物 磨 损 特 性第 7 页 共 8 页其 中 只 有 等 离 子 堆 焊 层 PTA60/60 与 钎 涂 层 WNind 和 WNSGO 的 耐 磨 性 相当 。 就 钎 涂 材 料 使 用 方 法 而 言 ， 悬 浮 法 与 片 状 法 处 于 同 一 数 量 级 ， 悬 浮 法 可 能 稍好 一 些 ； 就 加 热 方 法 而

16、 言 ， 感 应 加 热 和 炉 中 加 热 基 本 相 同 ， 大 部 分 试 验 中 炉 中 加热 方 法 稍 好 些 。不 同 涂 层 的 倾 斜 喷 射 磨 损 特 性不 同 涂 层 的 平 行 喷 射 磨 损 特 性第 8 页 共 8 页综 合 以 上 所 述 ， 钎 涂 层 具 有 很 好 的 耐 磨 性 。 耐 磨 性 好 的 原 因 是 ： 钎 涂 层 的 致密 性 好 ， 它 的 孔 隙 率 明 显 低 于 热 喷 涂 层 ； 其 次 钎 涂 层 的 硬 质 合 金 含 量 高 ， 达 70%（ 质 量 分 数 ） 。 对 其 他 方 法 而 言 ， 如 堆 焊 层 的 硬 质 合 金 所 占 比 率 过 高 时 ， 会 由 于热 应 力 而 产 生 裂 纹 。 因 此 钎 涂 法 是 一 种 有 钎 涂 的 提 高 表 面 耐 磨 性 的 方 法 。钎 涂 层 的 磨 损 特 性