汽车齿轮轴的等离子喷涂修复

　　汽车齿轮轴的等离子喷涂修复
　　
　　王文权，宣兆志，殷世强
　　汽车工艺与材料
　　
　　摘要：介绍了热喷涂技术，特别是等离子喷涂技术在汽车行业的应用，并以等离子喷涂工艺修复磨损的汽车齿轮轴为例，探讨了所使用的材料及工艺，展望了热喷涂技术在汽车行业的广阔应用前景。
　　关键词：齿轮轴；等离子喷涂
　　
　　1 热喷涂技术在汽车工业的应用概况
　　作为表面工程的一个重要组成部分，热喷涂技术是通过火焰、电弧或等离子体热源，将某种线材或粉状的材料加热至熔融或半融化状态，并将加速形成的熔滴高速喷向基体形成涂层，它可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、隔热及密封等性能，主要用于对部件的修复，预保护及新产品的制造，可使工件获得所需要的尺寸和性能。热喷涂技术在汽车、石化、航天和机械制造等诸多领域有着广泛的应用。特别是在汽车工业中的应用，是热喷涂技术当今向着大批量、自动化方向发展的标志之一。常采用热喷涂工艺的汽车部件见表1。
　　由于等离子喷涂所适用的喷涂材料范围广，涂层组织细密，氧化物夹渣含量和气孔率低，涂层结合强度较高，在各类喷涂方法中倍受重视，特别是在工件对热输入比较敏感的场合，等离子喷涂更是具有特殊优势。以AlSi 铸造合金的发动机气缸为例，在缸体内壁喷涂过程中如果热输入过大，不仅会引起缸体变形，甚至可以改变材料的微观组织，所以等离子喷涂是缸体内壁涂层制备的首选方法。
　　实际上，从2000 年开始，等离子喷涂制备气缸缸体内壁涂层已经在欧洲一些国家广泛用于生产。德国大众的LUPO汽车发动机 FSI(1.4L)首先采用了这种工艺，实践证明，这种涂层可以有效降低缸体表面与活塞之间的摩擦因数，增加AlSi 合金缸体的抗磨损能力（与灰铸铁材料缸体相比），而且可以降低油耗，该汽油发动机的功率为80KW( 耗油仅为5L。目前，采用等离子喷涂制备缸体内壁功能涂层在柴油发动机上已通过了可行性试验，从2002年开始在欧洲推广使用。此外，日本已开始了这方面的研究应用本文介绍了等离子喷涂在修复汽车齿轮轴方面的应用实例，磨损的齿轮轴端经等离子喷涂后完全达到原来的质量要求，延长了使用寿命，经济效益明显。
　　略
　　3.结果与分析
　　图5 是采用相同材料及工艺所获得的喷涂层在扫描电镜下的组织。基体经过喷砂粗化后，微观表面呈凸凹不平的状态，涂层与基体之间发生 “嵌合”作用，所以等离子喷涂的涂层与基体之间形成的也是以“锚接”为主的机械结合。试验结果还表明，涂层中没有明显微裂纹，且涂层本身组织较为致密。利用
　　VIDAS图像分析系统测得的涂层孔隙率为 3%~6%；涂层的平均显微硬度可以达到560HV，涂层结合强度为25~35MPa，经机械加工后完全符合齿轮轴的修复要求。实践表明，采用等离子喷涂方法制备精细涂层来恢复磨损部件的尺寸是一种可行的工艺方法。
　　目前，汽车工业已经成为我国经济建设的支柱产业，而且高性能、低污染、高舒适性、安全性及智能化是汽车发展的方向，涉及先进制造工艺的高隔热涂层、低噪声涂层、高精度抗腐蚀涂层等功能性涂层在未来汽车行业的应用必将越来越广泛，作为制备涂层手段的热喷涂技术，特别是具有独特优势的等离子喷涂方法，也必将得到更加广泛的应用。

参考文献略
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