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噴涂材料應用

日期: 2014-03-25 03:04:23    字體:    瀏覽: 0

熱噴涂材料
目前實際應用中已實現工業化生產的噴涂材料有金屬、合金和陶瓷等,主要以粉末、絲材、棒材狀態使用,其中噴涂粉末占噴涂材料總用量的70%以上。用作涂層的材料有:
1、熱噴涂用粉末
    純金屬粉末:   W、Mo、Al、Cu、Ni、Ti、Ta、Nb等
    合金粉末:    Al-Ni、Ni-Cr、Ti-Ni、Ni-Cr-Al、Co-Cr-W、MCrAlY(M=Co、Ni、Fe),Co基、Ni基、Fe基自熔合金等
    氧化物陶瓷粉末:Al2O3、ZrO2、Cr2O3、TiO2等
    碳化物粉末:WC、TiC、Cr3C2等
    金屬陶瓷粉末:WC-Co,Cr3C2-NiCr等
    塑料粉末:尼龍、聚乙烯,聚苯硫醚等

2、熱噴涂用絲材
    Al、Cu、Zn、Sn、Al-Zn合金,巴氏合金,不銹鋼,Ni-Al絲等

3、熱噴涂用棒材
    Al2O3、ZrO2、Cr2O3等

涂層功能和應用
1、抗磨損涂層
    磨損是造成工業部門設備損壞的主要原因之一,可能產生磨損的工作條件包括微振、滑動、沖擊、擦傷、侵蝕等??鼓p涂層應該是堅硬的,而且具有耐熱和耐化學腐蝕的性能。Fe、Ni、Co基自熔合金以及WC-Co和Cr3C2-NiCr等金屬陶瓷以及Al2O3、Cr2O3等陶瓷材料具有上述這些性能。采用涂層技術提高工件表面耐磨性的應用非常廣泛,如活塞環、齒輪同步環噴涂Mo涂層,紡織機械中的羅拉、導絲鉤等零部件噴涂耐纖維磨損的Al2O3、Al2O3—TiO2陶瓷涂層,泵和閥門密封面噴涂Cr2O3、WC-Co等耐磨涂層,大馬力載重汽車曲軸及大型磨煤機、排風機軸等采用Fe基合金材料進行磨損修復和耐磨強化等。

2、防腐蝕涂層
    長期暴露在戶外大氣(海洋、工業及城鄉大氣)和不同介質(海水、河水溶劑及油類等)環境中的大型鋼鐵構件,如輸變電鐵塔、鋼結構橋、海上鉆井平臺、煤礦井架以及各種化工容器如儲罐等,受到不同程度的環境氧化和侵蝕。采用Al、Zn、Al-Zn合金及不銹鋼等涂層進行防護,可以獲得長達20年以上的長期防護效果。一些受到氣體腐蝕和化學腐蝕的部件,可以根據具體工況(如介質、濃度、溫度、壓力等)選擇合適的金屬、合金、陶瓷及塑料等涂層材料進行防護。

3、抗高溫氧化和耐熱腐蝕涂層
    對于一些暴露在高溫腐蝕氣體中的部件,受到高溫、氣體腐蝕及氣流沖刷的作用,嚴重影響了設備的壽命和運行的安全??垢邷匮趸案邷馗g的材料除了必須抗高溫氧化和耐腐蝕外,還必須具有與基體材料相似的熱膨脹系數,方不會因溫度周期變化和局部過熱導致涂層抗熱疲勞性能下降。用作抗高溫氧化和高溫腐蝕的涂層材料有:NiCr、NiAl、MCrAl、MCrAlY(M=Co、Ni、Fe)及Hastiloy和Stellite合金等。這類涂層的典型應用如電廠鍋爐四管(水冷壁管、再熱器管、過熱器管及省煤器管)及水冷壁等的高溫氧化腐蝕一直是電力、造紙、化工等工業鍋爐用戶需要解決的問題,經多年研究、實踐證明,采用電弧噴涂Ni-Cr、Fe-Cr-Al、Ni-Cr-Al、45CT等涂層能獲得良好的防護作用,使用壽命最長達9年。MCrAlY涂層用于航空渦輪發動機葉片涂層以及作為渦輪發動機燃燒室、火焰筒等用熱障涂層的粘結底層。

4、熱障涂層
    ZrO2、Al2O3等陶瓷涂層,熔點高、導熱系數低,在高溫條件下對基體金屬具有良好的隔熱保護作用稱為熱障涂層。這種涂層一般由兩個系統構成,一是由金屬作底層,另一則是由陶瓷作表層。有時為了降低金屬和陶瓷間的熱膨脹差異和改善涂層中的應力分布,常在粘結底層和陶瓷面層間增加一過渡層,該過渡層或為由底層金屬和面層陶瓷材料以不同比例混合的多層涂層或為由金屬及陶瓷材料成分連續變化的涂層來形成所謂的成分(或功能)梯度涂層。金屬粘結底層為Co或Ni、加有Cr、Al、Y的合金材料,陶瓷材料最好采用由Y2O3穩定的ZrO2,熱障涂層一般用于柴油發動機活塞、渦輪發動機燃燒室、閥門和火焰穩定器等。

5、絕緣涂層
    陶瓷材料不僅具有高的硬度和優良的耐磨性能,還具有十分優良的絕緣性能,采用高能等離子噴涂的Al2O3涂層致密、絕緣強度高,是理想的絕緣涂層。如果采用有機或無機物質對噴涂層再進行封孔處理,則將獲得更為優良的絕緣效果。目前這種高度絕緣的涂層已用于對高分子材料薄膜進行活化處理的電暈放電輥表面,效果良好。

6、間隙控制涂層
    采用復合粉末,在基體上噴涂軟質的可磨耗密封涂層是航空、航天工業中迅速發展起來的高溫密封、控隙技術,是現代熱噴涂涂層的重要應用之一。在配合件的接觸運動中采用可磨耗涂層材料是由兩種粉末的混合粉或團聚粉組成,用火焰或等離子噴涂方法制備。一般來說,可磨耗涂層由金屬本體和非金屬填料組成,填料通常是石墨、聚脂、氮化硼等。填料的作用是減弱涂層本身的整體性,從而增強涂層的可磨損性。已經開發了一系列的噴涂用可磨損涂層材料,這些涂層用于表面的空氣密封部位,壓氣機或透平葉片與金屬表層結構或機閘之間,獲得了良好的密封效果??赡ズ耐繉舆€可用于迷宮式密封,該涂層用來疏導冷卻空氣,減少發動機壓縮空氣的損失,并保持轉子軸的壓力平衡。

7、尺寸恢復涂層
    熱噴涂是恢復零部件尺寸的一種經濟而有效的方法。無論是因工作磨損還是因加工超差造成工件尺寸不合要求,均能利用熱噴涂技術予以恢復。這種方法既沒有焊接時的變形問題,也不象特殊的電鍍工藝那樣昂貴。同時新表面可以由耐磨或抗蝕材料構成,也可以與工件的構成材料相同。修復各種軸類和柱塞件是典型的應用,包括迥轉軸、汽車軸、往復柱塞、軸頸、軋輥、造紙烘缸以及石油化工工業中的泵類葉輪葉片及外殼等。發電機汽缸中分面現場熱噴涂修復是熱噴涂恢復平面工件尺寸的一個成功的應用例。發電機汽缸在長期的使用中其中分面由于微振、熱汽流腐蝕及沖蝕等作用而發生多處形狀不同、面積不等及深淺各異的破壞,引起泄漏而影響發電機效率。采用熱噴涂方法分別對各破壞處進行噴涂填補,然后通過打磨使得汽缸平面恢復平整并達到所需的尺寸精度。熱噴涂技術不失為重量大、結構復雜和價格昂貴的汽缸的中分面現場修復的安全(不會發生變形)、簡單而高效的方法。

8、生物功能涂層
    在不銹鋼或鈦基體上噴涂生物功能陶瓷涂層,如羥基磷灰石等,能有效地克服金屬型人工骨骼與生物體組織不相容和體液腐蝕問題,并能改善人體組織與人工植入體的結合。
    
9、遠紅處幅射涂層
    某些氧化物具有高的熱輻射率,在受熱時能夠輻射出遠紅處波,這種波的能量極易被高分子有機物(如油漆)、水、空氣等物質的分子吸收產生共振而產生內熱,從而加速過程的進行。在加熱元件上噴涂這種涂層,其節電效率一般平均在25~40%左右。

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