火焰噴除，是指利用氣體燃燒火焰的高溫將噴塗材料(金屬絲或粉末) 熔化，並用壓縮空氣流將它噴射到工件表面上形成塗層。
火焰噴塗技術作為一種新的表面防護和表面強化工藝，在近 20年裡得到了迅速發展，已成為金屬表面工程領域中一個十分活躍的分支。用火焰為熱源，將金屬與非金屬材料加熱到熔融狀態，在高速氣流的推動下形成霧流，噴射到基體上，噴射的微小熔融顆粒撞擊在基體上時，產生塑性變形，成為片狀疊加沉積塗層。
基本介紹
- 中文名：火焰噴塗
- 外文名：flame spraying
- 性質：表面防護和表面強化工藝
- 領域：金屬表面工程領域
- 常用方法：乙炔一氧焰粉末噴塗
- 特點：一般金屬、非金屬基體均可噴塗
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介紹
火焰噴塗是利用燃氣乙炔、丙烷、甲基乙炔一丙二烯( MPS)、氫氣或天然氣與助燃氣體氧混合燃燒作為熱源，噴塗材料則以一定的傳輸方式進入火焰，加熱到熔融或軟化狀態，然後，依靠氣體或火焰加速噴射到基體上。根據噴塗材料的不同，可分為絲材火焰噴塗和粉末火焰噴塗。
絲材
絲材火焰噴塗是利用氧乙炔燃燒的熱源，將連續、均勻送入火焰中的噴塗絲材加熱、熔融，再通過高壓氣體霧化成微粒狀，直接噴射到預先處理過的工件表面，連續沉積形成金屬、合金塗層。這種工藝方法是目前國內最常用的熱噴塗技術之一，主要噴塗鋅、鋁、鋅鋁合金材料，用於大型鋼結構件的長效防腐蝕。
構造
絲材火焰噴塗由絲材火焰噴塗槍進行噴塗。噴塗源為噴嘴，金屬絲經過噴嘴中心，通過圍繞噴嘴和氣罩形成的環形火焰，金屬絲的尖端連續地被加熱到其熔點，然後，由通過氣罩的壓縮空氣將其霧化成噴射粒子，依靠空氣流加速噴射到模具基體材料上，從而熔融的粒子冷卻到塑性或半熔化狀態，也發生一定程度的氧化。粒子與基體撞擊時變平並粘接到基體上，隨後與基體撞擊的粒子也變平並粘接到基體的粒子上，從而堆積成塗層，如下圖所示。
絲材火焰噴塗特點
絲材的傳送靠噴槍中的空氣渦輪或電動機旋轉，其轉速可以調節，以控制送絲速度。採用空氣渦輪的噴槍，送絲速度的微調比較困難，而且其速度受壓縮空氣的影響而難以恆定，但噴槍的質量輕，適用於手工操作；採用電動機傳送絲材的設備，雖然送絲速度容易調節，也能保持恆定，噴塗自動化程度高，但噴槍笨重只適用於機械噴塗。
絲材火焰噴塗效率高，但噴出的熔滴大小不均，使得塗層結構不均勻，孔隙率也較大，且拉絲噴塗材料的成形工藝受到限制。
粉末
粉末火焰噴塗是以氧乙炔火焰為熱源，把自熔劑合金粉末噴塗在經過預處理的工件表面上，在保證工件不熔化的前提下，加熱塗層，使其熔融並潤濕工件，通過液態合金與固態工件表面的相互溶解、擴散，形成呈冶金結構並具有特殊性能的表面熔覆層，其裝置如下圖所示。
粉末火焰噴塗裝置圖粉末火焰噴塗與絲材火焰噴塗的原理基本相同，而且設備裝置也基本與絲材火焰噴塗相類似。不同之處是噴塗材料不是絲材而是粉末。粉末火焰噴塗只是將送絲機構改為與噴槍固定規格的送粉裝置，粉末材料可以是金屬粉、合金粉、複合粉、碳化物粉、陶瓷粉。
粉末火焰噴塗中一般沒有壓縮空氣參與霧化、加速，噴塗粒子的推動力直接來自燃料氣的作用，故噴塗粒子飛行速度較小，塗層結合強度較低，孔隙率較高。中性焰是最常用的熱噴塗火焰，中性焰噴塗時，噴塗材料既不易被氧化，也不會由於過剩乙炔的分解而帶來增碳，能較好地保證噴塗層的質量，適用於任何金屬及其合金的噴塗。粉末火焰噴塗噴槍噴出的顆粒速度較高，火焰溫度低，因此塗層的結合強度及塗層本身的綜合強度都比較低，且比其他噴塗方法得到的孔隙率高。
優缺點
火焰噴塗技術的基本特點是：①一般金屬、非金屬基體均可噴塗，對基體的形狀和尺寸通常也不受限制，但小孔目前尚不能噴塗；②塗層材料廣泛，金屬、合金、陶瓷、複合材料均可為塗層材料，可使表面具有各種性能，如耐腐蝕、耐磨；耐高溫、隔熱等：③塗層的多孔性組織有儲油潤滑和減摩性能，含有硬質相的噴塗層巨觀硬度可達450HB，噴焊層可達65HRC；④火焰噴塗對基體影響小，基體表面受熱溫度為200～250℃，整體溫度約70℃～80℃，故基體變形小，材料組織不發生變化。
火焰噴塗技術的缺點：①噴塗層與基體結合強度較低，不能承受交變載荷和衝擊載荷；②基體表面製備要求高；③火焰噴塗工藝受多種條件影響，塗層質量尚無有效檢測方法。
安全與防護
1 、氧氣瓶未裝減壓器前應略為打開氧氣閥門把污物吹除乾淨，以免灰塵、垃圾進入減壓器而堵塞，造成事故.
2 、禁止把氧氣瓶和乙炔瓶以及其它可燃氣體的鋼瓶放在一起；凡易燃品、油脂和帶有油污的物品，不能和氧氣瓶同車運輸.
3 、搬運氧氣瓶和乙炔瓶時，應將瓶口頸上的保護帽裝好，使用時，應放在妥善可靠的地方，才能把瓶口頸上的保護帽取下.在扳瓶口帽時，只能用手或扳手旋下，禁止用金屬錘敲擊，防止產生火星而造成事故.
4 、氧氣減壓表螺母在氧氣瓶嘴上至少要擰上6~8扣.螺絲接頭應擰緊，減壓表調節螺桿應鬆開.
5 、在把氧氣瓶、減壓器裝好後，慢慢地打開氧氣閥門，檢查減壓器連線氧氣瓶的接頭是否漏氣，表指示是否靈活，開啟氧氣閥時，頭臉不要對著減壓表，應站在減壓器側面或後面.檢查漏氣時不得使用煙火或明火，可用肥皂水檢查，檢查不漏後方可使用.
6 、嚴禁氧氣瓶口接觸油脂，或用油污的扳手擰氧氣瓶閥和減壓連線螺絲.也不允許戴油污的手套，以免產生燃燒爆炸事故.
7 、氧氣瓶、乙炔瓶及減壓器在使用前後應妥善安放，避免撞擊和振動.
8 、使用乙炔瓶、氧氣瓶時應垂直立放，並設有支架固定，防止跌倒.
9 、氧氣瓶與乙炔瓶、易燃易爆物品或其它明火要保持8～10米以上的距離.在某種情況下，確實難以達到8～10 米時，應保證不小於5米，但必須加強防護.
10 、氧氣瓶中的氧氣不允許全部用完，至少留1~2公斤/厘米2的剩餘壓力.
11 、冬天如遇到瓶閥和減壓器凍結時,可以用熱水、蒸汽或紅外燈炮給予解凍，嚴禁使用明火加熱.
12 、禁止使用鐵器猛擊氣瓶各部，也不能猛擰減壓表的調節螺桿，以防氣流高速衝出，因局部磨擦產生高溫而發生事故.
13 、夏天露天操作時，氧氣瓶和乙炔瓶應防止直接受烈日曝曬，以免引起氣體膨脹發生爆炸，必須放在涼棚內或用濕布掩蓋.
