4.1.3 金属电喷涂的工艺规范
金属电喷涂过程包括喷涂前零件表面加工、喷涂、喷涂后机械加工三个阶段。
1.喷涂前零件表面加工
喷涂前零件表面加工，包括喷前清洗和检验、机械加工、表面粗糙化处理等。
（1）喷涂前清洗和检验 清洗可用汽油或用80℃碱水洗净油污。大型零件可采用喷砂法除掉油污和锈斑。清洗后要对零件进行仔细的检查，如有影响零件质量的缺陷（如裂纹、弯曲等），必须在喷涂前消除。
（2）喷涂前的机械加工 由于涂层收缩的原因，涂层易从端部脱落。在喷涂平面和轴颈时，在平面或轴的端部需要做防止涂层起层的特殊加工。
1）轴类零件车细。为了保证涂层有一定的强度，涂层要求有一定的厚度。涂层最小厚度依零件直径而定，可参考表4-1选择。
表4-1 涂层最小厚度
先选定涂层最小厚度，再确定轴颈喷前的车削量，将轴颈车细。
2）轴端的加工。曲轴轴颈圆角部分既是涂层边端又是轴颈应力集中区，不适于用前述几种加工方法，应将轴颈肩部圆角保留周角半径的1/3～1/2不磨削，以防止涂层起层并避免因加工不当而造成应力集中现象。
3）磨损不均匀零件的处理。轴类零件在长度方向上磨损不均，如图4-3所示车成阶梯状，使涂层在各方向上都均匀一致。
图4-3 长度方向上不均匀磨损轴的处理方法
4）平面的处理。如果零件的喷涂层很薄，在0.7mm以内，表面经喷砂处理后就可进行喷涂。如果厚度较大时，必须进行特殊加工方能喷涂。在平面上刨槽，槽的宽度0.7～1mm，深0.5～1.0mm，为了增强涂层在边缘的结合，可在边缘外刨成如图4-4所示的销扣，也可沿边缘用电焊堆成一道台肩。
5）形状不规则的缺陷。铸件上的大型缺陷，因需喷涂的金属太多，可在喷涂前在缺陷内放几个平头螺钉，这样可以大大增加结合强度，然后喷砂处理再喷涂。
6）对于铸件的裂纹，可以先开坡口再进行喷砂处理，喷涂修补。
7）轴瓦喷前准备。轴瓦的涂层较薄时，可采用喷砂处理再喷涂。如要求涂层较厚时（3mm以下），可将两片轴瓦装合在一起，车圆形螺纹，再滚花处理。
（3）喷涂前表面粗糙化处理
1）车皱形螺纹。车皱形螺纹是一种比较简单易行的粗糙处理方法。由于车削对工件的表面光度及强度都有程度不同的削弱，所以只适用于不承受交变载荷及冲击力不大的工件。工件在低转速加工时能得到最毛的效果，一般中碳钢轴类线速度以12m/min为宜。合金钢、铸铁工件在车毛时，工件转速还应降低。皱形螺纹车成后，有许多毛刺多出螺纹尖顶，需用一块方形钢条或刀背将其撞倒。通常工件在车削螺纹后应立即喷涂，其间隔时间不应超过3h，以防工件表面氧化或其他物质污染表面，降低附着效果。内圆表面车削皱形螺纹的程序与此相同。
图4-4 平面边缘的喷前准备
2）车环形沟槽后滚花。车环形沟槽后滚花处理的工件，其涂层的结合强度高，由于槽底是圆弧形的，可以减少应力集中。
3）车螺纹后滚花。螺纹车成50°～60°并带小圆底，然后在牙尖上轻轻地滚压花纹，不要用力过猛，只要粗糙就行。
4）电拉毛法。电拉毛法是利用拉毛机及镍板，在工件的表面上熔焊上一层“镍毛”，工件在车削（磨削）后可直接拉毛，也可以在车削螺纹（或沟槽）后拉毛。拉毛规范：
钢件：电压6～7V，电流300A，镍板厚度3～5mm；
铸铁件：电压9V，电流340A，镍板厚度2～3mm。
轴颈的边缘及油孔处，拉毛应仔细地反复拉严，不能有漏拉处。
5）喷砂法。喷砂法作为粗糙处理的一种手段有很多优点，尤其对曲轴更有其特殊意义。喷砂处理能够提高工件的疲劳强度，喷砂有较高的生产效率，喷砂还可以节省贵重金属镍。对于形状复杂的工件（如铸件壳体）采用喷砂处理是特别方便的。喷砂规范：
材料：石英砂；
粒度直径：3～6mm；
空气压力：0.6MPa；
枪口距工件表面距离：100～150mm；
砂流对工件表面的倾斜角度：90°。
6）工件缠钢丝后再喷砂。这种方法不仅能得到高的结合强度，而且能增加涂层本身的强度，可以承受冲击载荷。将工件装在车床上，把钢丝的一端固定在工件喷涂表面的外侧，像缠弹簧一样将钢丝紧紧地缠在工件表面上。采用钢丝的最大直径为1.0～1.5mm，一般小于涂层厚度的1/2。螺距为钢丝直径的3～5倍，缠后喷砂处理，规范同前。喷涂时，当钢丝圈被喷涂金属盖满时，除掉钢丝两端的固定连接，再喷涂到标准尺寸。
7）喷钼法。钼的熔点高达2620℃，而钼的氧化物的熔点仅750℃。当钼的熔化颗粒飞行到零件表面上时，表面的氧化物已汽化飞失，因此没有妨碍钼与零件表面结合的夹杂物。高熔点的钼颗粒与零件表面可以产生熔合，形成含铁60%、钼40%的合金（钼在铜、黄铜、铬板、铝合金板上不能产生熔合）。
喷钼要用气喷涂法，气体用乙炔和氧气，氧气和乙炔的比例要用流量计严格控制，氧气稍过量钼就被氧化。喷钼规范：
氧气压力：0.16MPa；
乙炔压力：0.1MPa；
压缩空气压力：0.3～0.35MPa；
喷枪口距工件距离：76～152mm；
钼丝直径：2mm。
2.喷涂
喷涂层的质量与喷涂参数的选择及操作工艺有密切关系。
（1）喷涂材料的选择 喷涂用钢丝质量对涂层的抗拉强度、耐磨性及结合强度有重要影响。钢丝中硫、磷含量过多，涂层就易碎裂。钢丝中含碳量愈低，涂层内应力愈大，涂层愈易裂。优质高碳钢丝、合金钢丝喷涂层的内应力小，并且具有高的抗拉强度，涂层就不易裂。由于抗裂性能好，喷枪与工件的距离可以缩短，涂层密度相应增大，结合强度、耐磨性相应增加。
喷涂材料以T8A、T9A、80号、90号、65锰、65锰硅等钢丝的性能较好，直径为1.6～1.8mm。
（2）主要参数的选择：①工件线速度7～12m/min，喷枪移动量5～10mm/r；②喷涂距离（喷枪口至工件表面的距离）一般为75～150mm，最远可达200mm；③空气压力0.5～0.6MPa；④电源采用直流缓降特性的电弧焊机，工作电压35～40V，工作电流100～130A。
（3）喷涂操作 将工件装卡在喷涂机床上，并调整喷涂表面与机床主轴同心，其偏差不大于1mm。
一般工件开始喷涂时应先在工件两端进行，然后由一端向另一端往复喷涂。大型工件的喷涂，最好向一个方向移动喷枪，采用由一端向另一端逐步推进的喷法，而不能用往复喷法。因为喷涂时带有一定数量的碳化物杂质，这种杂质在来回往复时很不均匀地带到工件上（涂层表面），使涂层夹层。
当喷涂层太厚时，一次喷涂得到要求的厚度会使涂层温度升高，容易碎裂，应分数次进行（即所谓间歇喷法）。但喷涂中途停止后再喷涂的涂层，在面的交界处有稍许夹层，对结合强度有些影响。因此停喷的尺寸范围应在标准尺寸以下。如已喷到标准尺寸和加工余量处，均应一次喷好，不宜间断。
万一中途断弧或开关喷枪时，枪口应迅速移开工件。因为关喷枪时有粗粒喷出。同时在正常喷涂断弧时，如不将喷枪迅速移开工件，冷空气吹击涂层，会使涂层碎裂。
喷好的工件如系圆柱体，应让其继续运转，自行冷却，以防冷却不匀造成涂层碎裂。
3.喷涂后机械加工
（1）浸油 零件喷涂后，放到盛有清洁油和柴油的混合油的槽中加热到100～110℃，浸泡5～10h。
（2）涂层的车削加工 刀具采用硬质合金，刀头的几何形状是：前角7°、后角10°、主偏角60°、副偏角12°，圆弧半径1.5mm。车削加工参数：
背吃刀量：0.5～1.0mm；
切削速度：10～12m/min；
进给量：0.3～0.5mm。
在车削过程中要始终保持切削刃的锋利状态。如发现车削表面发亮时，说明切削刃已钝，不能继续加工，否则由于车刀钝将产生大的车削压力，使工件局部发热，造成涂层脱落。
车削给磨削留0.45～0.55mm的磨削余量。
（3）涂层的磨削 涂层的磨削基本与磨削铸铁相似。砂轮采用中硬碳化硅，其参数如下：
砂轮线速度：30～35m/s；
工件线速度：25～30m/min；
砂轮位移：1.6～2mm/r；
冷却剂：羊干油乳化剂。
磨削方法：首先采用切入法磨至大于标准直径0.05～0.10mm，再作轴向移动即所谓纵向进给法。
磨削时应注意：涂层不能变色（发黑、烧焦），否则涂层易产生龟裂或脱层，如发现变色，应立即停止磨削、修整砂轮。