CN107460429A - 一种等离子体喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体喷涂工艺，能够有效防止工件已喷涂面的边角及侧边在拆除胶带时边界部位涂层发生脱落，从而提高了产品质量；而且，利用喷涂火焰的小面积局部高温，有效去除工件表面的颜色差异，且避免了传统工艺中长时间烘箱高温热处理导致的工件（尤其是金属材料制成的工件）变形问题，最终得到的产品表观均一性很好，而且该工艺耗时短，节约了大量的时间成本，缩短了生产周期，提高了生产效率。

Description

一种等离子体喷涂工艺
技术领域
本发明涉及一种喷涂工艺，具体涉及一种等离子体喷涂工艺。
背景技术
等离子体喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。等离子体喷涂技术采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层。
等离子体喷涂技术应用广泛，在喷涂多面体工件时需要注意：并非所有面都是喷涂面，而且喷涂面需要逐一进行喷涂方可保证喷涂质量，喷涂过程中一旦不慎喷到别的面就会影响后期喷涂面的质量和性能。因此，在传统的喷涂工艺中，喷涂其中一个面时，用胶带包敷除喷涂面以外的其他所有面，这样一来，在喷涂面边缘和胶带接触的位置会沿着二者的交接线堆积粉末，形成一个轮廓线，下一个面需要喷涂时，则需拆除胶带。由于轮廓线处于过渡区，也是应力和缺陷相对容易集中的部位，因此，在拆除胶带的过程中，会使轮廓线处的涂层剥落，导致边角和边界部位涂层出现不同程度的剥落现象，严重影响了产品的外观，甚至可能会导致产品返工，浪费了大量的人力物力。
现有的喷涂工艺中，胶带包敷、夹具固定及产品相邻放置等原因均容易导致最终产品表面颜色存在差异，对产品性能和美观有明显影响。为了尽量避免这一问题，现有技术中在工件喷涂完毕后，通常将工件放入预热炉中，采取缓慢均匀升温的方式至950～1000℃并保温12h左右，随后自然降温至室温取出工件，最后送入超声波清洗，用烘箱烘干。这种方式能够在一定程度上减轻色差，但是加长了生产周期，消耗了大量的电能和人力物力，增加了生产成本，并且在热处理的过程中，对产品性能会有所影响。
鉴于上述原因，有必要对等离子体喷涂工艺进行改进。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种等离子喷涂工艺，以防止工件已喷涂面的边角和侧边脱落，同时有效消除喷涂工件表面的颜色差异。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种等离子体喷涂工艺，包括如下步骤：
S1、在喷涂前，将喷砂好的工件置于清洗槽内进行清洗，清洗完毕后采用气枪对工件进行干燥；
S2、将工件的所有非喷涂面贴上喷涂胶带，胶带边缘距离相邻的工件面2mm且切痕整齐，用刮板朝同一个方向均力进行刮移，使胶带贴附良好无翘曲；
S3、将工件固定好，使第一个待喷涂面朝向喷涂枪头，调整喷涂枪头角度，使焰流轴线与火焰中心的连线与工件表面的垂线夹角为2°~5°，将喷涂功率设置为33kW，主气、辅气及载气分别设置为0.448Mpa、0.344Mpa及0.137MPa，喷涂用粉末为Y2O3，完成第一个待喷涂面的喷涂；
S4、重复步骤S3的操作，完成其他待喷涂面的喷涂；
S5、喷涂完毕后，拆下胶带，用200目的陶瓷刮板对非喷涂面和喷涂面的过渡区进行刮磨，再用气枪吹干净，送入超声波清洗，再用烘箱烘干；
S6、取出喷涂完毕的工件并放置好，打开喷涂设备，将喷涂功率设置为33kW，主气、辅气及载气分别设置为0.448Mpa、0.344Mpa及0.137MPa，喷涂速度为800mm/s；喷涂设备点火正常运行，关闭送粉器，喷涂枪头在不送粉的状态下在工件的各个表面按序扫描1~2遍。
优选地，前述步骤S1中，清洗的具体方法为：在常温下，将工件置于碱液中浸泡，然后取出用纯水冲洗，这样能够有效去除工件表面的油污等杂质，使喷涂涂层附着更加牢固。
优选地，前述工件为长方形、三角形或正方形的薄板，厚度为2~20mm。
更优选地，前述步骤S5中，超声波清洗条件为：纯水水温温度50℃，超声时间800秒，频率40KHz；烘箱烘干条件为：温度100℃，恒温时间8小时。
再优选地，前述步骤S3和S6中，主气、辅气及载气分别为Ar、He及Ar。
进一步优选地，前述步骤S3和S6中，喷涂枪头中心出火焰处到工件表面的垂直距离均为120mm。
更进一步优选地，前述步骤S3和S6中，喷涂枪头的扫描路径均为蛇形路径，喷涂扫描间距均为2mm。
再进一步优选地，前述步骤S3和S6中，喷涂小边缘距离（SMALL MARGIN）为2mm，大边缘距离（BIG MARGIN）为80mm。
优选地，前述工件由陶瓷或金属制成。
本发明的有益之处在于：
（1）、本发明的等离子体喷涂工艺能够有效防止工件已喷涂面的边角及侧边在拆除胶带时边界部位涂层发生脱落，从而提高了产品质量；
（2）、利用喷涂火焰的小面积局部高温，能够有效去除工件表面的颜色差异，且避免了传统工艺中长时间烘箱高温热处理导致的工件（尤其是金属材料制成的工件）变形问题，最终得到的产品表观均一性很好，而且该工艺耗时短，节约了大量的时间成本，缩短了生产周期，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的一种等离子体喷涂工艺中喷涂枪头的扫描路径示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本实施例的等离子体喷涂工艺，包括如下步骤：
S1、在喷涂前，将喷砂好的工件置于清洗槽内进行清洗，清洗完毕后采用气枪对工件进行干燥。清洗的目的在于有效去除工件表面的油污等杂质，从而使后续喷涂的涂层附着更加牢固，提高产品质量，具体的清洗方法为：在常温下，将工件置于弱碱液中浸泡，然后取出用纯水冲洗。
S2、将工件的所有非喷涂面贴上喷涂胶带，需要特别说明的是，胶带边缘距离相邻的工件面2mm且切痕整齐，用刮板朝同一个方向均力进行刮移，使胶带贴附良好无翘曲。2mm的边界距离能够使交接线尽量远离应力与缺陷的集中部位，从而防止工件已喷涂面的边角及侧边在拆除胶带时边界部位涂层发生脱落。
S3、将工件固定好，使第一个待喷涂面朝向喷涂枪头，调整喷涂枪头角度，使焰流轴线与火焰中心的连线与工件表面的垂线夹角为2°~5°，将喷涂功率设置为33kW，主气Ar、辅气He及载气Ar分别设置为0.448Mpa、0.344Mpa及0.137MPa，喷涂枪头中心出火焰处到工件表面的垂直距离为120mm，喷涂用粉末为Y2O3，完成第一个待喷涂面的喷涂。
S4、重复步骤S3的操作，完成其他待喷涂面的喷涂。
S5、喷涂完毕后，拆下胶带，用200目的陶瓷刮板对非喷涂面和喷涂面的过渡区进行刮磨，再用气枪吹干净，送入超声波清洗，再用烘箱烘干。其中，超声波清洗条件为：纯水水温温度50℃，超声时间800秒，频率40KHz；烘箱烘干条件为：温度100℃，恒温时间8小时。相对柔和的超声波清洗和烘箱烘干条件能够避免长时间高温对于工件本身性能的影响。
S6、取出喷涂完毕的工件并放置好，打开喷涂设备，将喷涂功率设置为33kW，主气Ar、辅气He及载气Ar分别设置为0.448Mpa、0.344Mpa及0.137MPa，喷涂枪头中心出火焰处到工件表面的垂直距离均为120mm，喷涂速度为800mm/s；喷涂设备点火正常运行，关闭送粉器，喷涂枪头在不送粉的状态下在工件的各个表面按序扫描1~2遍。这样就无需采用现有技术中高温除色差的方法，在确保工件性能的基础上提高其美观性。
在本实施例中，工件由陶瓷或者金属材料制成，形状为长方形、三角形或正方形的薄板，厚度为2~20mm，这些是常见的一类工件形状，实际并不限于此。
需要特别说明的是，如图1所示，在步骤S3和S6中，喷涂枪头的扫描路径均为蛇形路径，喷涂扫描间距为2mm，即图1中黑色实线的路径所示，横扫描—纵扫描2mm—反向横扫描—纵扫描2mm—横扫描……，按照上述规律重复扫描。
另外，喷涂小边缘距离（SMALL MARGIN）为2mm，大边缘距离（BIG MARGIN）为80mm。具体到图1中，即：喷涂起始点和产品的水平间距为2mm，即工件的ab边和上面黑色第一个横扫描的路径间距为2mm；产品ac边和喷枪所能到达的最左侧的距离为80mm，产品bd边和喷枪所能到达的最右侧的距离为80mm，左右为对称模式。这样设置的原因在于：枪头在回转的过程中会在回转处堆积粉末，形成大约1厘米宽的堆积线，如果不设置合理的大边缘距离的话，粉末会回弹或溅射到工件上，影响喷涂膜的质量和均匀性，如果设置的大边缘距离太大的话，则会浪费粉末和时间；为了防止定位误差，或者工件边缘有微缺陷，适当留2mm小边缘距离，保证喷涂产品的质量良好。
综上，本发明的等离子体喷涂工艺能够有效防止工件已喷涂面的边角及侧边在拆除胶带时边界部位涂层发生脱落，从而提高了产品质量；利用喷涂火焰的小面积局部高温，能够有效去除工件表面的颜色差异，且避免了传统工艺中长时间烘箱高温热处理导致的工件（尤其是金属材料制成的工件）变形问题，最终得到的产品表观均一性很好，而且该工艺耗时短，节约了大量的时间成本，缩短了生产周期，提高了生产效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在喷涂前，将喷砂好的工件置于清洗槽内进行清洗，清洗完毕后采用气枪对工件进行干燥；
S2、将工件的所有非喷涂面贴上喷涂胶带，胶带边缘距离相邻的工件面2mm且切痕整齐，用刮板朝同一个方向均力进行刮移，使胶带贴附良好无翘曲；
S3、将工件固定好，使第一个待喷涂面朝向喷涂枪头，调整喷涂枪头角度，使焰流轴线与火焰中心的连线与工件表面的垂线夹角为2°~5°，将喷涂功率设置为33kW，主气、辅气及载气分别设置为0.448Mpa、0.344Mpa及0.137MPa，喷涂用粉末为Y2O3，完成第一个待喷涂面的喷涂；
S4、重复步骤S3的操作，完成其他待喷涂面的喷涂；
S5、喷涂完毕后，拆下胶带，用200目的陶瓷刮板对非喷涂面和喷涂面的过渡区进行刮磨，再用气枪吹干净，送入超声波清洗，再用烘箱烘干；
S6、取出喷涂完毕的工件并放置好，打开喷涂设备，将喷涂功率设置为33kW，主气、辅气及载气分别设置为0.448Mpa、0.344Mpa及0.137MPa，喷涂速度为800mm/s；喷涂设备点火正常运行，关闭送粉器，喷涂枪头在不送粉的状态下在工件的各个表面按序扫描1~2遍。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述步骤S1中，清洗的具体方法为：在常温下，将工件置于碱液中浸泡，然后取出用纯水冲洗。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述工件为长方形、三角形或正方形的薄板，厚度为2~20mm。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述步骤S5中，超声波清洗条件为：纯水水温温度50℃，超声时间800秒，频率40kHz；烘箱烘干条件为：温度100℃，恒温时间8小时。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述步骤S3和S6中，主气、辅气及载气分别为Ar、He及Ar。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述步骤S3和S6中，喷涂枪头中心出火焰处到工件表面的垂直距离均为120mm。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述步骤S3和S6中，喷涂枪头的扫描路径均为蛇形路径，喷涂扫描间距均为2mm。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述步骤S3和S6中，喷涂小边缘距离为2mm，大边缘距离为80mm。
9.根据权利要求8所述的一种等离子体喷涂工艺，其特征在于，所述工件由陶瓷或金属制成。
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