Bài giảng Công nghệ hàn đắp và phun phủ

TH.S ĐINH VĂN BÂN - NGUYỄN THANH PHÚ 
ĐỀ CƢƠNG BÀI GIẢNG 
CÔNG NGHỆ HÀN ĐẮP VÀ PHUN PHỦ 
(HỆ ĐẠI HỌC 2 TÍN CHỈ) 
HƢNG YÊN 2012 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
Chương 1 
CÁC KHÁI NIỆM CỦNG CỔ VỀ BỀ MẶT 
1.1 Các khái niệm chung về bề mặt .................................................................... 6 
1.1.1 Định nghĩa và phân loại bề mặt .............................................................. 6 
1.1.2. Vai trò của bề mặt .................................................................................. 8 
1.1.3. Đặc tính của bề mặt ............................................................................... 8 
1.1.4. Sự hấp phụ ........................................................................................... 8 
1.1.5. Cấu trúc điện tử của bề mặt ................................................................... 9 
1.1.6. Cấu trúc và sự hình thành cấu trúc lớp bề mặt .................................... 11 
1.2. Thực chất, đặc điểm và phân loại các dạng hỏng chi tiết .......................... 13 
1.2.1. Các dạng hư hỏng thường gặp ............................................................. 13 
1.2.2 Khái niệm về mài mòn và ăn mòn ........................................................ 13 
1.3. Phân loại các phương pháp công nghệ phục hồi và xử lý bề mặt chi ...... 22 
Chương 2 
CÔNG NGHỆ HÀN ĐẮP KIM LOẠI 
2.1. Các tính chất chung trong kỹ thuật hàn đắp ............................................... 23 
2.1.1 Khái niệm, đặc điểm và ứng dụng ........................................................ 23 
2.1.2 Tính chất của kim loại lớp đắp ............................................................. 24 
2.2. Phân loại các phương pháp hàn đắp ........................................................... 29 
2.2.1. Hàn đắp hồ quang tay bằng que hàn .................................................... 29 
2.2.1.1 Chọn que hàn đắp ........................................................................... 30 
2.2.1.2 Kỹ thuật hàn đắp bằng que hàn thép .............................................. 31 
2.2.1.3 Hàn đắp thép các bon trung bình và thép hợp kim trung bình .... 32 
2.2.2. Hàn đắp tự động dưới lớp thuốc .......................................................... 34 
2.2.3. Hàn đắp tự động bằng dây hàn lõi bột ................................................. 42 
2.2.4. Hàn đắp tự động trong môi trường khí bảo vệ .................................... 44 
2.2.5 Hàn đắp tự động hồ quang rung .......................................................... 48 
2.2.6 Hàn đắp điện xỉ ..................................................................................... 53 
2.2.7. Hàn đắp bằng hồ hồ quang plasma ..................................................... 56 
2.3. Vật liệu trong công nghệ hàn đắp............................................................... 62 
2.3.1 Vật liệu hàn ........................................................................................... 62 
2.3.2 Que hàn đắp .......................................................................................... 63 
2.3.3 Thuốc hàn nóng chảy ............................................................................ 64 
2.3.4 Công nghệ phục hồi chi tiết hàn đắp .................................................... 65 
2.4 Công nghệ xử lý nhiệt trước, trong và sau khi hàn ..................................... 74 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
2.4.1 Nhiệt độ nung nóng .............................................................................. 74 
2.4.2 Xử lý nhiệt sau khi hàn ......................................................................... 81 
2.5 Tính chất của kim loại đắp ..................................................................... 84 
2.5.1 Không đồng nhất về cấu trúc ............................................................... 84 
2.5.2. Không đồng nhất về thành phần hoá học ............................................ 84 
2.5.3. Độ cứng và khả năng chịu mài mòn .................................................... 85 
2.5.4. Độ bền mỏi .......................................................................................... 85 
2.6 Một số biện pháp nâng cao chất lượng phục hồi bằng hàn ......................... 85 
2.6.1. Gia công nhiệt ...................................................................................... 85 
2.6.2. Biến cứng nguội ................................................................................... 86 
2.6.3. Gia công cơ điện .................................................................................. 87 
Chƣơng 3. CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ 
3.1 Khái niệm và đặc điểm ................................................................................ 93 
3.1.1 Thực chất .............................................................................................. 93 
3.1.2 Đặc điểm ............................................................................................... 93 
3.1.3 Công dụng ............................................................................................. 94 
3.2 Công nghệ phun phủ ................................................................................... 95 
3.2.1 Khái quát về phân loại phun phủ ......................................................... 95 
3.2.2 Phun khí cháy ...................................................................................... 95 
3.2.3 Phun hồ quang điện .............................................................................. 98 
3.2.4. Phun nổ .............................................................................................. 101 
3.2.5. Phun Plasma ...................................................................................... 103 
3.3. Sự hình thành và cấu trúc của lớp phủ kim loại ....................................... 105 
3.3.1. Những quan điểm lý thuyết về sự hình thành lớp phun phủ ............. 105 
3.3.2 Cơ cấu hình thành lớp phủ ................................................................. 107 
3.3.3 Cấu trúc của lớp phủ kim loại............................................................. 109 
3.4 Độ bám dính và tính chất của lớp phủ kim loại .................................... 110 
3.4.1 Các lực liên kết giữa lớp phủ và nền .................................................. 110 
3.4.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp phủ .................... 114 
3.4.3. Tính chất của lớp phủ ........................................................................ 120 
3.5 Quy trình công nghệ phun phủ .................................................................. 124 
3.5.1. Kiểm tra kết cấu, vật liệu ................................................................... 124 
3.5.2. Vật liệu phun ..................................................................................... 124 
3.5.3. Công nghệ chuẩn bị bề mặt trước khi phun ....................................... 127 
3.5.4. Xác định chế độ công nghệ phun phủ .............................................. 132 
3.5.5. Gia công cơ khí sau khi phun, xử lý nhiệt lớp phủ ............................ 137 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
3.5.6. Kiểm tra lớp phủ ................................................................................ 137 
3.5.7. Các yêu cầu về an toàn lao động ....................................................... 143 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
Chƣơng 1 
CÁC KHÁI NIỆM CỦNG CỔ VỀ BỀ MẶT 
1.1 Các khái niệm chung về bề mặt 
Hiện nay công nghệ xử lý bề mặt ngày càng được quan tâm do nó có ý nghĩa quan 
trọng và quyết định nhiều đến tính chất của vật liệu. Có thể nói, một chi tiết máy móc 
thiết bị khi làm việc ở bất kỳ môi trường nào thì “mọi dạng phá huỷ về mỏi, mài mòn, 
ăn mòn, đều được quyết định chủ yếu bởi cấu trúc của lớp bề mặt”. 
 Xuất phát từ nhu cầu đó đã có nhiều nghiên cứu, giải pháp nhằm khai thác các 
tính chất của bề mặt và nâng cao hệ số sử dụng vật liệu. 
Một trong những giải pháp đó là tạo ra một lớp bề mặt có khả năng đáp ứng các 
điều kiện làm việc như: chịu mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt... 
Đến nay, có thể kể đến các phương pháp xử lý bề mặt như: 
- Hoá nhiệt luyện. 
- Nhiệt luyện. 
- Tạo các lớp phủ lên bề mặt: mạ, nhúng, xử lý bề mặt bằng laser, phun phủ 
1.1.1 Định nghĩa và phân loại bề mặt 
 Định nghĩa: 
 Bề mặt là biên giới của 2 pha khác nhau, ở đây phải chú ý đến phần ranh 
giới của vật thể với môi trường xung quanh, có nghĩa là đối với môi trường đó vật thể 
có mối quan hệ trực tiếp hay không. 
 Trong chế tạo máy đưa ra 2 khái niệm về bề mặt: 
Bề mặt hình học : là bề mặt được biểu thị bằng bản vẽ chi tiết. Đây là bề mặt danh 
nghĩa mang nhiều tính chất lý tưởng. 
Bề mặt thực tế hay còn gọi là bề mặt kỹ thuật: Là bề mặt không chỉ hàm ý về độ 
sạch đặc trưng hình học mà còn liên quan đến tính chất của lớp kim loại dưới bề mặt. 
Chất lượng bề mặt được đặc trưng bởi 3 yếu tố : 
Dạng hình học (bao gồm dạng hình học vĩ mô và vi mô); 
Chất lượng của bề mặt biên giới (bao gồm các tính chất lý hoá); 
Chất lượng của lớp dưới bề mặt (ứng suất dư, độ cứng nguội,...). 
Lựa chọn chất lượng bề mặt chi tiết còn phụ thuộc vào loại tải trọng mà bề mặt chi 
tiết phải làm việc. Do vậy có thể phân loại bề mặt kỹ thuật theo loại tải trọng. 
Tính chất vật lý của lớp dưới bề mặt khác với tính chất của vật liệu bản thân, tức 
là nó khác tính chất của các lớp phía trong của vật liệu vì chúng có sự khác nhau về 
cấu trúc. Nguyên nhân của sự khác nhau đó là do sự tác động của quá trình sản xuất 
với các phương pháp công nghệ gia công, ví dụ: gia công áp lực, gia công cắt gọt, ... 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
Nói chung các chi tiết máy biểu thị bằng hai loại: bề mặt làm việc và bề mặt không 
làm việc. Bởi vậy trên mỗi loại bề mặt không chỉ có yêu cầu khác nhau về tính chất 
cũng như phương pháp gia công, mà ngay cả phương pháp sửa chữa chúng cũng khác 
nhau. 
Sơ đồ (H1.1) biểu diễn quy tắc chung của bề mặt kỹ thuật, có thể là bề mặt chịu tải 
hoặc không chịu tải. Tải trọng có thể là tải trọng cơ học hoặc các đặc trưng khác, như 
tác dụng hoá học, nhiệt, ... 
 Phân loại bề mặt kỹ thuật: 
H1.1. Sơ đồ phân loại các bề mặt kỹ thuật 
Bề mặt chịu tải trọng động: 
Là các bề mặt chịu tải trọng chu kỳ hoặc tải trọng cắt, thường gặp là các bề mặt 
chịu tải trọng động chu kỳ(đó là các bề mặt trượt). Ví dụ như bề mặt trượt của ổ bi, 
mặt bên của răng các bánh răng, pittông, ... ở các bề mặt này thường xảy ra ma sát 
trượt và đó là nguyên nhân gây ra mòn cơ học bề mặt làm việc. 
Bề mặt chịu tải trọng tĩnh: 
Là các bề mặt lắp ghép, các bề mặt đỡ, các bề mặt lót. Yêu cầu các bề mặt này là 
chúng phải tiếp xúc với nhau tốt nhất để bảo đảm sự phân bố áp lực đồng đều trên 
suốt bề mặt và bảo đảm đạt độ lắp ghép tốt nhất. 
Ngoài tải trọng cơ học còn có các bề mặt chịu tải trọng do tác dụng lý học, chúng 
thường phải xử lý thích hợp để bề mặt có khả năng chịu tác dụng gỉ, nhiệt,... 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
1.1.2. Vai trò của bề mặt 
* Bề mặt có ý nghĩa quyết định: Mọi dạng phá huỷ vì mỏi, vì ăn mòn... 
Cấu trúc và tính chất của bề mặt phân chia giữa các cấu tử thụ động và hoạt động 
quyết định nhiều tính chất trong các vi điện tử. 
Sự lựa chọn vật liệu sử dụng trong môi trường ăn mòn và mài mòn có ý nghĩa lớn 
về kinh tế, kỹ thuật và bảo vệ môi trường. 
Tính chất xúc tác của bề mặt trong các quá trình hoá học, sinh học đã tạo ra các vật 
liệu mới bằng cách biến đổi cấu trúc và tính chất của lớp bề mặt: cấy ion, vật liệu vô 
định hình,... 
* Các giải pháp kỹ thuật để khai thác các tính chất của bề mặt: 
Luyện kim: quá trình đông đặc, phát triển tinh thể, thiêu kết, kết tinh lại, chuyển 
biến pha, sự sát nhập hạt... 
Cơ khí: quá trình hình thành và phát triển vết nứt với sự phá huỷ mỏi, vùng dão, 
phối hợp tính chất của nền và cốt trong composit, ma sát, mài mòn, bôi trơn, dính 
bám,... 
Hoá học: ăn mòn và bảo vệ vật liệu, xúc tác, liên kết ceramic kim loại, mạ,... 
Khái niệm bề mặt mở rộng sang cả các mặt phân cách, mặt phân chia pha, nơi 
chuyển tiếp trong một pha đa tinh thể (VD: biên giới hạt trong tổ chức ferit), biên giới 
hạt trong vùng đa pha đa tinh thể, biên giới vùng bề mặt vô định hình với vật liệu phía 
bên trong sau khi sử lý bằng laser. 
Các nhóm vấn đề cần phải giải quyết sau đây: 
Nghiên cứu nhiệt động học, tập hợp toàn bộ mối quan hệ giữa cấu trúc bề mặt 
vào một đại lượng là sức căng bề mặt. 
Nghiên cứu về hình học bề mặt cho phép thiết lập các mô hình cấu trúc nguyên tử 
Cấu trúc điện tử vùng sát lớp bề mặt(hoạt tính của bề mặt, sự hình thành lớp phủ). 
Trên bề mặt luôn có sự không liên tục do các đường phân chia pha, các vùng pha 
khác nhau, các khuyết tật v.v, chúng là các nhân tố có ảnh hưởng lớn tới các tính chất 
của bề mặt và do đó ảnh hưởng tới mọi quá trình dị thể có liên quan. 
1.1.3. Đặc tính của bề mặt 
 Về mặt hình học: Hình dạng chung, độ nhấp nhô 
 Về mặt cơ học: Độ cứng, độ mài mòn, hệ số ma sát. 
 Về mặt cấu trúc: Sự sắp xếp các nguyên tử bề mặt. 
 Về mặt hoá lý: Thành phần hoá học, sự hấp phụ bề mặt. 
1.1.4. Sự hấp phụ 
Bề mặt vật liệu luôn luôn có tác động qua lại với môi trường, luôn luôn có mặt các 
nguyên tử lạ định cư gọi là các nguyên tử hấp phụ. Quá trình hấp phụ là quá trình hình 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
thành và phát triển một lớp nguyên tử định cư trên bề mặt vật liệu. Các nguyên tử này 
có thể đến từ môi trường (pha khí) hoặc từ tâm vật liệu do quá trình vận chuyển sàng 
lọc lên bề mặt. 
Quá trình hấp phụ có ý nghĩa lớn về mặt khoa học và kỹ thuật: quá trình oxy hoá, 
ăn mòn kim loại, tạo lớp bề mặt, trong xúc tác hoạt tính, quá trình phân tích,... 
Nghiên cứu sự phát triển lớp hấp phụ phải đề cập đến: 
 Sự tạo mầm và phát triển mầm pha mới 
 Bản chất độ lớn của lực tương tác giữa cấu tử hấp phụ và vật liệu 
Từ bản chất và độư;lớn của lực tương tác người ta chia ra: 
 Hấp phụ vật lý: không có sự trao đổi, vận chuyển, góp chung electron, liên 
kết ở đây chỉ đơn thuần là lực Vander Waals 
 Hấp phụ hoá học: khác với hấp phụ vật lý, hấp phụ hoá học là giai đoạn đầu 
tạo nên các hợp chất hoá học nhờ việc góp chung hoặc trao nhận các electron. 
1.1.5. Cấu trúc điện tử của bề mặt 
Sự tạo nên một bề mặt mới do hấp phụ một số nguyên tử lạ có thể làm mất đi tính 
chất điện tử ban đầu của bề mặt vật liệu. Nếu có các cấu tử hấp phụ thì sẽ tạo một lớp 
điện tích kép trên bề mặt: khi hấp phụ thì các nguyên tử hấp phụ ở lớp trên còn 
nguyên tử kim loại ở lớp dưới. Do hiệu ứng điện từ, các cation kim loại phía dưới thu 
hút các electron tạo nên sự quá tập trung ở lớp dưới, đồng thời có sự thiếu hụt điện tử 
ở lớp trên của tầng hấp phụ. Do đó lớp hấp phụ tạo nên một điện trường đều. 
Tất cả mọi biến đổi về cấu trúc hoặc thành phần bề mặt đều làm mất trạng thái 
điện tử ban đầu của bề mặt. 
Lớp hấp phụ trên bề mặt kim loại gây nên các hậu quả: Tăng mật độ electron trên 
bề mặt, là màn chắn hữu hiệu các trường bên ngoài. 
Các đặc tính của bề mặt phụ thuộc vào hai yếu tố chính là cấu tr ... ùng thước cặp hoặc panme, phương 
pháp này cho chiều dày lớp phủ tương đối chính xác. Trong trường hợp này, ta cần 
phải tiến hành đo chiều dày chi tiết trước khi phun và sau khi phun, lấy hiệu giữa 
chúng sẽ được chiều dày lớp phủ. 
Đối với các lớp phủ không có từ tính được phủ lên kim loại từ tính thì có thể đo 
chiều dày lớp phủ bàng phương pháp từ. Thiết bị này làm việc theo nguyên tắc đo 
gián tiếp bằng lực hút của vật mang từ. 
3.5.6.2. Kiểm tra độ bám lớp phủ 
Độ bám của lớp phủ chủ yếu được kiểm tra trong phòng thí nghiệm và theo các 
tiêu chuẩn nhất định (DIN, ASTM). Tùy theo các tiêu chuẩn khác nhau mà ta có 
các phương pháp kiểm tra khác nhau. Tuy nhiên, thường đo ứng suất kéo của lớp phủ. 
ứng suất kéo (k) được tính theo công thức: 
F
P
k  (5.2) 
Trong đó: P – lực kéo đứt (kN). 
 F – diện tích tiết diện lớp phủ chịu kéo (mm2). 
 Ngoài ra có thể dùng phương pháp gõ bằng búa cho các lớp phủ bằng thép có 
chiều dày khoảng 2 mm, độ bám được đánh giá theo âm thanh khi gõ búa lên lớp phủ. 
3.5.6.3. Xác định độ xốp của lớp phủ 
Độ xốp là một trong những tính năng quan trọng nhất của lớp phủ. Đặc tính cấu 
trúc xốp và độ ổn định của nó ảnh hưởng đến những tính chất sử dụng của lớp phủ 
như độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, độ thấm khí, điện trở... 
Ảnh hưởng của độ xốp tới độ bền kết cấu có hai mặt: Nếu chi tiết làm việc trong 
môi trường được bôi trơn đầy đủ, thì cấu trúc xốp cho phép thấm và giữ dầu bôi trơn 
và tăng khả năng chống mài mòn của thiết bị. Đối với lớp phủ bảo vệ thì cấu trúc xốp 
có ảnh hưởng xấu vì khí và chất lỏng có hại sẽ chui qua các lỗ xốp hở vào kim loại 
nền và phá hủy kim loại nền. 
Khi nghiên cứu cấu trúc xốp của lớp phủ người ta phân biệt mấy khái niệm sau: độ 
xốp tổng (P), độ xốp hở (Ph), độ xốp kín (Pk) và độ xốp tản mát (Pt). 
 (5.3) 
Độ xốp tản mát xuất hiện khi độ hòa tan của khí vào lớp phủ giảm đi khi làm 
nguội. Đa số các trường hợp phun phủ, các hạt bột kim loại bị chảy ra, dẫn đến sự hòa 
tan mạnh của oxy, nitơ và các khí khác vào kim loại lỏng. Khi lớp phủ nguội và kết 
tinh thì khí sẽ thoát ra nhờ cơ chế khuyếch tán. Nếu khí khó thoát hẳn ra ngoài thì sẽ 
tkh PPPP 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
động lại trong lớp phủ và tạo thành những lỗ xốp dạng cầu cực nhỏ. Những lỗ xốp này 
có thể phân bố theo biên các hạt và có thể nằm cả bên trong từng hạt kim loại. 
Phương pháp xác định tỷ khối và độ xốp của lớp phủ: 
 Để xác định độ xốp (P), người ta thường xác định tỷ khối tổng ( ) của lớp phủ 
theo các phương pháp sau đây: 
 - Cân khối lượng chất lỏng. 
 - Đo độ xốp thủy ngân. 
 - Soi kim tương (chính xác nhất cắt lớp phủ ra, soi trên kính hiển vi). 
 Trong các phương pháp kể trên,phương pháp cân khối lượng chất lỏng là 
phương pháp đơn giản và khá chính xác, được dùng rộng rãi cho các loại lớp phủ. 
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc lực đẩy Acsimét. 
Ta có: 
 (5.4) 
 (5.5) 
Từ đó ta có: 
 (5.6) 
 Tỷ khối của lớp phủ được tính theo công thức: 
 (5.7) 
Trong đó: mp - khối lượng lớp phủ cân khô trong không khí (g). 
 m
’
p - khối lượng lớp phủ cân trong nước cất (g). 
 p - tỷ khối của lớp phủ (g/cm
3
). 
 n - tỷ khối của nước cất (pn = 1,0 g/cm
3
) 
Vậy độ xốp tổng của lớp phủ tính theo công thức: 
 (5.8) 
Trong đó: p (%) - độ xốp của lớp phủ (%). 
 d - tỷ khối đặc lý thuyết của vật liệu phủ (g/cm
3
). 
3.5.6.4. Đo độ cứng của lớp phủ 
Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của vật liệu thông qua mũi 
đâm. Độ cứng có các đặc điểm: 
 - Chỉ biểu thị tính chất của bề mặt mà không biểu thị chung cho toàn sản 
phẩm. 
ppp Vm . 
 nppp Vmm .' 
n
p
pp
p
mm
m
 '
'
.
pp
np
p
mm
m
 100.1% 
d
p
P
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
- Liên quan tới khả năng chống mài mòn của vật liệu, thông thường độ cứng 
càng cao thì tính chống mài mòn càng tốt. 
 - Có quan hệ với giới hạn bền và khả năng gia công cắt, độ cứng càng cao thì 
giới hạn bền càng cao và tính gia công cắt càng kém. 
 - Đo độ cứng đơn giản. 
 Có hai loại độ cứng: thô đại và tế vi, độ cứng thường dùng đều là độ cứng thô 
đại vì mũi đâm và tải trọng đủ lớn để làm biến dạng nhiều hạt và pha, nên giá trị đo 
được phản ánh khả năng chống lại biến dạng dẻo của tập hợp các hạt, pha trong vùng 
tiếp xúc với mũi đâm và lân cận. Khi đo độ cứng tế vi người ta phải dùng mũi đâm bé 
và đặc biệt là tải trọng nhỏ tác dụng vào từng hạt, thậm chí từng pha riêng rẽ với sự 
trợ giúp của kính hiển vi quang học. 
Độ cứng được ký hiệu bắt đầu bằng chữ H (hardness) với chữ tiếp theo chỉ loại. 
Các phương pháp thường dùng để đo độ cứng: Brinnen (HB), Rôcvel (HRC, HRA, 
HRB), Vicke (HV). 
3.5.6.5. Đo độ mài mòn của lớp phủ 
Mòn là kết quả tác dụng của ứng suất tiếp xúc hoặc áp suất khi các bề mặt tiếp xúc 
trượt tương đối với nhau trong điều kiện không có ma sát ướt. 
Cường độ mòn phụ thuộc vào nhiều nhân tố, mà chủ yếu là trị số ứng suất tiếp xúc 
hoặc áp suất, vận tốc trượt, sự bôi trơn, hệ số ma sát, tính chống mòn của vật liệu 
Để nâng cao khả năng chịu mài mòn có nhiều cách: tạo độ nhám bề mặt tối ưu cho 
hai bề mặt tiếp xúc nhau theo điều kiện cụ thể, bôi trơn bề mặt tiếp xúc đầy đủ, dùng 
vật liệu giảm ma sát, dùng các biện pháp làm tăng độ cứng bề mặt Tuy nhiên, tùy 
theo điều kiện làm việc cụ thể và khả năng mà ta chọn phương pháp nâng cao khả 
năng chịu mài mòn thích hợp. 
Phương pháp và quy trình đo độ mài mòn của lớp phủ 
Có nhiều phương pháp đo độ mài mòn của lớp phủ, với mỗi phương pháp đều phải 
sử dụng thiết bị và chuẩn bị mẫu theo một cách riêng phù hợp với phương pháp đó. 
Tiêu chuẩn ASTM - G77 đo khả năng chịu mài mòn trượt cảa vật liệu sử dụng 
mẫu xoay tròn (Ranking resistance of masterials to sliding wear using block-on-ring 
wear test). 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
H3.26 Máy đo độ mài mòn TE97(England) 
Theo tiêu chuẩn này, độ mài mòn được tính theo quá trình dịch chuyển của đầu 
thử lên bề mặt mẫu 
 Đầu thử là thép được tôi với độ cứng rất cao, một đầu tỳ lên bề mặt mẫu, một đầu 
được tác dụng một lực cố định. ở đây đầu thử đứng yên và tỳ lên bề mặt mẫu, cách 
tâm mẫu thử một khoảng xác định còn mẫu thử xoay tròn quanh tâm với một tốc độ 
xác định (h.5.6). Khi mẫu quay, xuất hiện lực ma sát giữa đầu thử và bề mặt mẫu, dẫn 
đến sự mài mòn bề mặt mẫu; khi đó đầu thử sẽ dịch chuyển sâu vào bề mặt mẫu thử. 
Độ dịch chuyển này rất nhỏ, không thể quan sát bằng mắt thường; tuy nhiên, trên máy 
do có cảm biến để đo sự chuyển dịch này và kết quả đo được sẽ được tự động ghi lêi 
bằng phần mềm điều khiển trên máy tính. 
3.5.6.6. Đo khả năng chống ăn mòn của lớp phủ 
Để đánh giá một cách toàn diện về tuổi thọ của các lớp phủ trong môi trường ăn 
mòn người ta có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau. Mỗi phương pháp cho 
những kết quả với độ chính xác tương đối khác nhau, để từ đó có thể nghiên cứu tìm 
ra loại lớp phủ có những đặc tính tốt nhất, có khả năng chống chịu cao trong môi 
trường ăn mòn. 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
H 3.27 . Sơ đồ nguyên lý đo điện hóa 
1- điện cực chuẩn calomen; 2 - lớp thép nền; 
3 - điện cực đối (HợP KIM Ti - Pt); 
4 - lớp phủ; 
5 - máy đo điện hóa AUTOLAB; 
6 - máy tính. 
Phương pháp đo điện hóa thường sử dụng là do nó có ưu điểm là chính xác, nhanh. 
Hai phương pháp điện hóa hiện nay được dùng phổ biến là phương pháp đo tổng trở 
và quét đường cong phân cực. 
Phương pháp quét đường cong phân cực cho ta kết quả chính xác về dòng điện và 
điện thế ăn mòn cũng như điện trở phân cực, từ đó có thể xác định được tốc độ ăn 
mòn. Trong mọi trường hợp, điện thế ăn mòn là một điểm trên đường cong phân cực, 
khi quét đường cong phân cực ta sẽ tìm được chính xác điểm này. Phép đo thực hiện 
với hệ 3 điện cực: điện cực nghiên cứu, điện cực đối là điện cực trơ từ hợp kim titan - 
platin, điện cực so sánh là điện cực calomen bão hoà. 
Từ các số liệu dòng điện I (hoặc mật độ dòng điện i) tại các điểm trên dải quét của 
điện thế điện cực E, ta dựng được đồ thị của đường cong phân cực. Từ các đồ thị đó 
có thể xác định được các tính chất bảo vệ của lớp phủ với sự trợ giúp của chương 
trình phần mềm máy tính đi kèm theo thiết bị đo điện hóa AUTOLAB. Xác định tốc 
độ ăn mòn(mật độ dòng ăn mòn) bằng phương pháp ngoại suy hay phương pháp điện 
trở phân cực. 
2
1 3
4
5 6
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
3.5.6.7. Đo khả năng chịu nhiệt của lớp phủ 
a. Oxy hoá thép 
Oxy hóa là một dạng ăn mòn hóa học trong môi trường xâm thực là oxy, đặc biệt 
là dưới nhiệt độ cao. Khi nâng cao nhiệt độ, các nguyên tử kim loại trong thép nhanh 
chóng tác dụng với oxy tạo thành oxyt. Sự tạo thành lớp vẩy oxyt và sự phát triển 
nhanh của nó sẽ nhanh chóng làm giảm tiết diện chịu tải và làm giảm độ bền. Với thép 
thường, khi làm việc ở trên 5700C, sự tạo thành lớp vẩy oxyt trở nên nhanh đột ngột 
do cấu trúc chủ yếu là FeO xốp, không có tính bảo vệ. Vì vậy, phải hợp kim hoá thép 
bằng Cr, Mo, Si để tạo nên các oxyt tương ứng với cấu tạo xít chặt có tính bảo vệ cao; 
nhiệt độ làm việc càng cao lượng nguyên tố kể trên, đặc biệt là Cr càng phải cao. Xét 
về phương diện này các thép không gỉ không ít thì nhiều đều là thép bền nóng. 
b. Phương pháp đo khả năng chịu nhiệt của lớp phủ 
Dùng phương pháp cân mẫu sau khi lớp phủ bị oxy hoá do nung nóng để xác định 
mức độ tăng trọng lượng tương đối (mg/cm2) của mẫu. Từ đó có thể đánh giá được 
mức độ oxy hóa của lớp phủ theo thời gian. 
3.5.6.8. Khảo sát các tính chất khác của lớp phủ 
Ngoài các tính chất trên, tùy theo trường hợp cụ thể khảo sát các tính chất khác 
của lớp phủ: tính dẫn điện, cách điện, dẫn nhiệt, chịu nhiệt 
3.5.7. Các yêu cầu về an toàn lao động 
1/- Tiếng ồn 
Khi phun phủ kim loại phải sử dụng khí nén, do đó sẽ tạo ra tiếng ồn lớn. Tùy theo 
từng kiểu thiết bị phun, vật liệu phun và các thông số hoạt động của máy mà mức 
tiếng ồn khác nhau. Mức tiếng ồn đo được cách sau vòi phun một mét đối với phun hồ 
quang điện thường là (102  106)dB, quá ngưỡng chịu đựng của tai người. Khi phun 
nổ thì mức độ ồn cao nhất do kênh sóng nổ tạo nên. Do vậy, khi phun nhất thiết phải 
đeo thiết bị bảo vệ tai. 
Áp lực khí nén rất lớn nên không được chĩa thẳng vào người. 
2/- ánh sáng 
 Hồ quang điện hoặc plasma phát ra các tia cực tím rất có hại cho các mô tế bào 
của cơ thể nên buồng phun và các tấm chắn cần được lắp kính màu có khả năng hấp 
thụ tia cực tím. Nếu không có phòng riêng biệt dành cho phun hồ quang, cần có các 
tấm chắn quanh chỗ làm việc khi vận hành máy. 
Khi phun, để bảo vệ mắt tất cả mọi người phải đeo kính bảo vệ (loại kính chuẩn 
dành cho hàn hồ quang). Ngoài ra, phải mặc quần áo bảo hộ, đeo gang tay 
3/- Khói và bụi 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
Khi vật liệu nóng chảy sẽ sinh ra nhiều bụi và khói. Người vận hành máy phải đội 
mũ chụp với kính để chống hồ quang. Hệ thống cấp khí cho người đội sẽ giúp giảm 
tối thiểu việc hít phải các hơi vật liệu. 
Ngoài ra, trong phân xưởng phun kim loại phải được trang bị các thiết bị hút bụi, 
hít khí độc hại và phải thông gió tốt để luôn đem đến không khí sạch cho toàn bộ phân 
xưởng 
Các mối nguy hiểm: 
 - Bụi polyme, ceramic tích tụ trong người sẽ gây ung thư. 
 - Bụi kim loại dễ kết tụ lại nên cần thường xuyên lau chùi máy và nơi làm 
việc (đặc biệt đối với nhôm). 
 - Một số vật liệu như Al, Zn, các kim loại kiềm dễ phản ứng với nước và 
giải phóng H2. Đây là phản ứng dễ gây nổ nên phải cẩn thận khi rửa máy bằng nước. 
 - Hơi Zn, Cu rất có hại khi ngửi và dễ gây dị ứng nên cần có các biện pháp y 
tế ngay khi hít phải. 
4/- Điện 
Thiết bị phun hồ quang điện làm việc ở hiệu điện thế thấp (< 45V- DC) nhưng 
cường độ dòng điện làm việc rất lớn. Các khối nguồn được kết nối với nguồn xoay 
chiều (380  440)V và an toàn với tay người cầm khi thiết bị làm việc bình thường. 
Tuy nhiên cần phải thực hiện đầy đủ các quy định an toàn về điện. 
5/- Bình áp lực 
 Đối với các bình chứa axetylen, bình chứa oxy phải chú ý đến các quy định 
an toàn tránh gây nổ. 
6/- Các nguyên tắc an toàn khi phun 
 - Cầm súng phun thật cẩn thận. 
 - Không chĩa súng vào người khác hay các vật dễ cháy. 
 3. Phân loại mòn 
Đặc trưng cho quá trình hư hỏng cơ học là sự mài mòn. Đặc trưng cho sự tác dụng 
hoá lý gọi là ăn mòn (hay sự gỉ). Mòn nói chung được phân loại thành 3 loại : 
a- Mòn cơ học (còn có tên gọi mài mòn): là dạng mòn do các tác dụng cơ học. Đây là 
dạng hư hỏng do va chạm, mài mòn do tróc dính, do sự phá huỷ 
các bề mặt liên quan đến sự hao mòn vật liệu. Các giai đoạn mài mòn được biểu thị 
như hình sau đây : 
b - Mòn dưới tác dụng của môi trường: Mòn do dòng chất lỏng, dòng khí hoặc hoá 
chất. Mòn dạng này có thể do các chất trên hoμ tan khuyếch tán hay thẩm thấu theo 
thời gian vμo chi tiết máy; cũng có thể do tác dụng hoá học, do các tác dụng của áp 
lực có chu kỳ hoặc không chu kỳ tiếp xúc với chi tiết... Các dạng mòn trên được gọi là 
 ĐỀ CƯƠNG CN HÀN ĐÁP VÀ PHUN PHỦ 
ăn mòn kim loại. Dựa theo môi trường có chất điện ly hay 
không mà người ta chia ra : ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá. 
c - Dạng thứ 3 là dạng kết hợp cả cơ học và ăn mòn vật liệu: dưới tác dụng của các 
môi trường. Dạng mài mòn (mòn cơ học) thường xuất hiện trên các bề mặt khô tiếp 
xúc có chuyển động tương đối với nhau, đặc biệt các bề mặt lắp ghép quá chặt, ma sát 
lớn, ... Mòn cơ học xuất hiện khi có chuyển động của kim loại trên kim loại hay có 
môi trường các chất phi kim loại chuyển động trên nó. Trong thực tế người ta phân 
mòn cơ học ra các loại như sau: 
+ Sự phá huỷ bề mặt do tróc dính (tróc loại 1) 
Do ma sát hình thμnh các mối liên kết cục bộ, gây biến dạng và phá hỏng mối liên kết 
đó (quá tải cục bộ). Xuất hiện chủ yếu ở ma sát trượt, tốc độ dịch chuyển nhỏ, thiếu 
bôi trơn làm áp suất cục bộ tăng quá giới hạn chảy. 
+ Sự phá huỷ bề mặt do tróc nhiệt (tróc loại 2 hay mài mòn nhiệt) 
Do ma sát nhiệt độ tăng đáng kể hình thành các mối liên kết cục bộ, gây biến dạng 
dẻo rồi phá hỏng mối liên kết ấy (quả tải nhiệt). Dạng này xuất hiện chủ yếu do 
chuyển dịch tương đối lớn và áp lực riêng p tăng, cấu trúc kim loại xảy ra hiện tượng 
kết tinh lại, ram, tôi cục bộ. Tróc loại 2 còn tuỳ thuộc vào độ bền, tính dẫn nhiệt, độ 
cứng của vật liệu ... 
+ Sự phá huỷ do mõi : đây là dạng mài mòn rổ hay pitting. 
Do tác động của ứng suất biến đổi chu kỳ, ứng suất tăng lên và lớn hơn giới hạn đàn 
hồi. Hiện tượng này xảy ra do mối liên kết ma sát không liên tục, nó xảy ra trong từng 
phần của của bề mặt tiếp xúc. Phá huỷ do mõi thường gặp ở những bề mặt có nứt tế 
vi, vết lỏm sâu, độ bóng thấp hoặc không đồng đều. Dạng mòn này thường xảy ra khi 
có ma sát lăn, trên bề mặt của ổ lăn vμ ổ trượt, trên bề mặt 
của bánh răng,... 
+ Phá huỷ bề mặt do xói mòn kim loại (Mòn do tác dụng của môi trường các dòng 
chảy). Là sự phá huỷ các bề mặt do lực tác dụng va đập và lập lại nhiều lần hoặc thời 
gian kéo dài, áp lực lớn của dòng chất lỏng, dòng khí, dòng chuyển động của bột mài, 
sự phóng điện hoặc chùm tia năng lượng ... chúng làm cho quá trình mòn do ma sát 
phức tạp thêm.