噴涂鍋爐絲專用設(shè)備1000型

   

   

 

 

熱噴涂絲材的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展

 

熱噴涂絲材的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展摘要：作為材料科學(xué)領(lǐng)域表面技術(shù)分支中制備涂層的一類工藝方法，熱噴涂技術(shù)被廣泛用于產(chǎn)品制造、設(shè)備維修、長(zhǎng)效防腐及表面強(qiáng)化等目的，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及冶金、機(jī)械、石化、電力、汽車和船舶等行業(yè)。熱噴涂材料是熱噴涂技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有粉末、絲材和棒材三種形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn) 2002:機(jī)床,入世是挑戰(zhàn)更是機(jī)遇 專家指出要加大我國(guó)數(shù)控機(jī)床研發(fā)力度 加快普及型數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 漫話中國(guó)機(jī)床制造業(yè)的服務(wù)競(jìng)爭(zhēng) 中國(guó)銑床和加工中心市場(chǎng)的現(xiàn)狀和展望 國(guó)內(nèi)外車床的技術(shù)水平和發(fā)展方向 世界加工中心的生產(chǎn)、需求和發(fā)展動(dòng)向 國(guó)內(nèi)外機(jī)床發(fā)展趨勢(shì) 世界數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 切削加工技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 現(xiàn)代機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)高速加工技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 利用先進(jìn)制造技術(shù)提升汽車活塞加工水平 瓶蓋及瓶口模具上特殊螺紋的數(shù)控車削 深孔的螺紋加工 數(shù)控車床螺紋切削方法分析與應(yīng)用 磨削蝸桿砂輪的修整 精密零件多臺(tái)階面磨削的新方法 曲軸連桿頸的跟蹤磨削工藝

作為材料科學(xué)領(lǐng)域表面技術(shù)分支中制備涂層的一類工藝方法，熱噴涂技術(shù)被廣泛用于產(chǎn)品制造、設(shè)備維修、長(zhǎng)效防腐及表面強(qiáng)化等目的，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及冶金、機(jī)械、石化、電力、汽車和船舶等行業(yè)。

熱噴涂材料是熱噴涂技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有粉末、絲材和棒材三種形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界每年大約消耗3.5萬(wàn)t左右的噴涂材料。其中絲材約為2萬(wàn)t左右。常用的熱噴涂方法包括火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和超音速噴涂等，其中電弧噴涂和火焰噴涂中的線材火焰噴涂工藝均需使用絲材作為原料。電弧噴涂工藝工作原理如圖1所示。

圖1 電弧噴涂工藝工作原理圖

 

從成分及結(jié)構(gòu)上劃分，熱噴涂絲材包括純金屬、合金(實(shí)芯絲材)和復(fù)合絲材(粉芯絲材或管狀絲材)三類。以下從這三個(gè)方面對(duì)熱噴涂絲材的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行介紹。

 

一、純金屬噴涂絲材

 

鋅絲和鋁絲是最常見(jiàn)的也是用量最大的純金屬噴涂絲材，主要用于對(duì)橋梁、井架、發(fā)射塔、艦船、港口、水利設(shè)施和運(yùn)輸管道等大型鋼鐵結(jié)構(gòu)件進(jìn)行腐蝕防護(hù)。它們對(duì)鋼鐵材料的保護(hù)機(jī)理主要有兩個(gè)：一是具有與涂料涂裝防腐機(jī)理類似的阻擋腐蝕介質(zhì)的隔離作用；二是具有通過(guò)涂層材料的有效防護(hù)實(shí)現(xiàn)陰極的(即鋼鐵構(gòu)件)保護(hù)作用。這是因?yàn)殇\、鋁的電極電位比鋼鐵要低，在有電解質(zhì)時(shí)對(duì)鋼鐵材料呈陽(yáng)極，使鋼鐵構(gòu)件受到陰極保護(hù)而不被腐蝕。其防護(hù)實(shí)例如圖2所示。

圖2 電弧噴涂Zn、Al涂層對(duì)儲(chǔ)油罐和橋梁進(jìn)行防護(hù)

 

在Zn中添加Al，能提高涂層的耐蝕性能。目前，在國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)了ZnAl合金絲的批量生產(chǎn)，常見(jiàn)的牌號(hào)為ZnAl15合金絲。最近，北京有色金屬研究總院已實(shí)現(xiàn)了Al含量更高的ZnAl20合金絲的批量生產(chǎn)。另外，AlMg合金絲以及稀土Al合金絲也逐步成為國(guó)內(nèi)相關(guān)材料研制單位的熱點(diǎn)研究項(xiàng)目。

 

銅絲和鉬絲也是較為常見(jiàn)的純金屬噴涂絲材。前者主要用作電器開(kāi)關(guān)和電子元件的導(dǎo)電涂層以及塑像、工藝品水泥等建筑表面的裝飾涂層。后者早期主要用作結(jié)合底層材料，現(xiàn)在則更多地被作為耐摩擦磨損的工作涂層使用。例如，汽車行業(yè)中的活塞環(huán)、撥叉、同步嚙合環(huán)等零件的表面涂層。

 

二、合金噴涂絲材

 

常見(jiàn)的合金噴涂絲材主要為Fe基和Ni基兩大類。

 

1．Fe基合金噴涂絲材

 

Fe基噴涂絲材中應(yīng)用較多的是碳鋼絲、不銹鋼絲和耐熱鐵合金絲。

 

碳鋼絲按碳含量的多少又可分成低、中和高碳鋼絲三類。由低、中碳鋼絲制備的涂層，易于切削，可用于超差零件的尺寸恢復(fù)；高碳鋼絲則可用于軸類等零件表面的耐磨涂層的制備。

 

不銹鋼是指具有抵抗大氣、酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱，按其金相組織可分為五類：即鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。其中，馬氏體(如Cr13型)型不銹鋼絲和奧氏體(如18-8型)不銹鋼絲是兩類較為常用的噴涂絲材。前者可用作各種軸類件上的軸承位、柱塞和套筒等零件的耐磨涂層；后者由于具有比前者好很多的耐腐蝕性能，因而被更多地用在工作環(huán)境中存在腐蝕介質(zhì)的零件的表面。如造紙烘缸、泵殼、閥門以及各類化工儲(chǔ)罐等。

 

FeCrAl合金是良好的高溫電阻材料，具有很好的抗高溫氧化性能，其合金絲也被作為噴涂材料噴到鋼鐵上形成抗高溫氧化涂層。該種材料早期曾在燃煤電廠鍋爐受熱面管道的涂層防護(hù)中得到較多的應(yīng)用，近幾年已逐漸被抗高溫、耐腐蝕性能更好的鎳鉻合金所取代。

 

2．Ni基合金噴涂絲材

 

NiCr合金絲是最早獲得應(yīng)用的Ni基合金絲材，作為高溫電阻材料，這類合金具有很好的抗高溫氧化性能。早期使用的NiCr合金主要是Ni80Cr20系列，隨后又出現(xiàn)了Ni70Cr30系列。目前，由北京有色金屬研究總院研制成功的Wcr在43％～45％之間的高鉻鎳基合金絲材PS45，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并在國(guó)內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用，同時(shí)已有部分產(chǎn)品出口至美國(guó)和日本等國(guó)家。非常高的鉻含量使得由該種合金絲材制備的涂層在高溫環(huán)境下能發(fā)生選擇性氧化，在涂層表面形成一層連續(xù)且致密的Cr203保護(hù)膜，從而有利于阻止外界腐蝕介質(zhì)的侵入和涂層內(nèi)金屬離子的向外擴(kuò)散。另外，試驗(yàn)表明，該種涂層材料還具有十分優(yōu)秀的抗硫化物(包括SO2、H2S以及硫酸鹽等)腐蝕性能，使其非常適用于火力電廠鍋爐以及有著類似工況的零部件的預(yù)防護(hù)。

 

NiAl合金絲是另外一種得到廣泛應(yīng)用的鎳基合金絲材(見(jiàn)圖3)。這種主要作為電弧噴涂結(jié)合底層材料使用的合金絲材也是由北京有色金屬研究總院率先研制成功的(該項(xiàng)目榮獲北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng))。該種絲材的名義成分為Ni95Al5。由其制備的涂層的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)55MPa以上，是噴涂各種軸類件、柱塞、造紙烘缸以及在金屬基體上制備陶瓷涂層時(shí)必不可少的底層材料。

 

高鉻鎳基合金絲材PS45和鎳鋁合金絲

 

蒙乃爾(NiCu)合金因具有較好的耐蝕性也是被較多使用的一種Ni基合金材料。其耐蝕性能，在還原氣氛中比鎳好，在氧化氣氛中優(yōu)于銅，在許多介質(zhì)中都表現(xiàn)出比不銹鋼更突出的耐蝕性能。

 

3．其他合金噴涂絲材

其他常用的合金噴涂絲材還包括銅合金絲材和錫合金絲材。

 

銅合金中的黃銅主要用于修復(fù)磨損及加工超差零件，也可作為裝飾涂層使用。在黃銅中添加1％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右的錫，可改善黃銅的耐海水腐蝕性能，故被稱為海軍黃銅，大量用在與海水接觸的活塞、軸套和氣閥上。鋁青銅的強(qiáng)度比一般黃銅高一倍，因而具有很好的腐蝕疲勞性能和耐磨性能，主要用在水泵葉片、閥門和軸瓦上，也可用來(lái)修復(fù)青銅鑄件及作裝飾涂層。磷青銅和白銅呈美麗的淡黃色和白色，主要被用作裝飾涂層。

錫基合金中較常使用的是錫基巴氏合金(SnSbCu合金)絲，它主要被用來(lái)修復(fù)滑動(dòng)軸承的軸瓦。

 

三、復(fù)合噴涂絲材

 

復(fù)合噴涂絲是指用機(jī)械方法將兩種或兩種以上的材料復(fù)合壓實(shí)制成的噴涂材料，現(xiàn)在又被稱為粉芯絲材或管狀絲材。

 

國(guó)內(nèi)最早出現(xiàn)的復(fù)合噴涂絲是由北京有色金屬研究總院研制成功的火焰噴涂結(jié)合底層材料——NiAl復(fù)合絲。它是采用粉／管復(fù)合法，將一定配比的Ni粉和Al粉裝入鋁管之中，再通過(guò)適當(dāng)?shù)臏p徑變形手段以及特殊的接頭工藝制成了可供連續(xù)噴涂使用的Ф3mm(或3.175ram)的絲材。該種復(fù)合絲是增效型復(fù)合噴涂材料的典型代表。在噴涂過(guò)程中，Ni和Al發(fā)生化合反應(yīng)形成NiAl和Ni3Al化合物，分別放出142.8J和157.92J的熱量，從而使涂層可與很多金屬形成十分牢固的“微冶金”結(jié)合。與早期作為結(jié)合底層材料使用的鉬絲相比，由NiAl復(fù)合絲制備的涂層具有更高的使用溫度(前者為430℃，后者可達(dá)870℃)。同時(shí)，從材料成本角度考慮，后者也要比前者經(jīng)濟(jì)得多。另外，由NiAl復(fù)合絲制備的涂層中因含有Ni3A1等化學(xué)性能穩(wěn)定、高溫強(qiáng)度好的金屬間化合物而也可直接被作為耐高溫氧化、磨損的工作層使用。

 

現(xiàn)在使用更多的是另外一類采用粉/皮復(fù)合法制成的復(fù)合絲，即將粉末填料添加到作為包覆用的金屬或合金帶中(一股為碳鋼帶)，經(jīng)過(guò)卷曲、拉拔等工藝制成的復(fù)合噴涂絲(見(jiàn)圖4)。該種工藝具有粉末組元調(diào)節(jié)方便、生產(chǎn)周期短、效率高的優(yōu)點(diǎn)，既適于多品種、小批量的開(kāi)發(fā)目的，也可用于大批量的定型生產(chǎn)。目前，該種復(fù)合絲中的粉末填料多為陶瓷、金屬陶瓷(如TiB2/NiAl復(fù)合絲(粉/管法)和耐磨復(fù)合絲(粉/皮法)Al203NiCR-Cr3C2Fe(Cr)3B)等硬質(zhì)耐磨粉末，同時(shí)添加少量的如Ni、Al等合金元素，有利于提高結(jié)合強(qiáng)度。由于這類絲材制備的涂層呈軟基體中包含硬質(zhì)相的結(jié)構(gòu)，因而具有較好的耐磨粒磨損性能，適合作為耐沖刷涂層使用。這類復(fù)合絲材的出現(xiàn)是對(duì)實(shí)芯合金絲材的一個(gè)有力補(bǔ)充，解決了部分材料不能采用傳統(tǒng)的塑性加工工藝制備成絲材的難題。目前。這類絲材已在燃煤電廠循環(huán)流化床鍋爐受熱面管道、風(fēng)機(jī)葉輪等部件的耐磨防護(hù)上得到了廣泛的應(yīng)用。

 

熱噴涂絲材的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展

再制造工程通過(guò)采用先進(jìn)的修復(fù)技術(shù)、嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量控制和精確的成本核算，使費(fèi)舊產(chǎn)品得以再利用，并達(dá)到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，再制造工程以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為目標(biāo)，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。再制造工程以先進(jìn)的維修技術(shù)為基礎(chǔ)，其中，熱噴涂技術(shù)由于其工藝的靈活性、涂層質(zhì)量的可控性和成本優(yōu)勢(shì)，在再制造中有廣泛的應(yīng)用。由熱噴涂的原理可知，粒子沉積前的狀態(tài)決定涂層的性能，包括粒子的速 度、粒子的溫度及粒子的熔化狀態(tài)。粒子的速度 對(duì)涂層的性能具有重要的作用，當(dāng)粒子撞擊基體 表面時(shí)，高速可形成大的沖量，粒子的變形能力 強(qiáng)，有利于涂層結(jié)合力和致密度的提高，超音速 噴涂?jī)?yōu)異的涂層性能得益于極高的粒子速度，近 年來(lái)研究的熱門，冷噴涂技術(shù)，則完全依靠高速 粒子的動(dòng)能來(lái)沉積形成涂層。根據(jù)空氣動(dòng)學(xué)和火 箭發(fā)動(dòng)機(jī)原理，先后成功研制了超音速電弧噴涂 技 術(shù) (HVAS) 、 多 功 能 超 音 速 火 焰 噴 涂 技 術(shù)(HVO/AF)，能制備高性能的金屬、合金、金屬陶 瓷和無(wú)氧化物金屬涂層，在工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。

1 超音速電弧噴涂技術(shù)

電弧噴涂具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、工 件受熱小等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)效防腐和耐磨涂層方面應(yīng) 用廣泛，在熱噴涂中占有重要的地位，但是，與 等離子噴涂和超音速火焰噴涂相比，普通電弧噴 涂的涂層質(zhì)量較低，結(jié)合強(qiáng)度 20 MPa 左右，孔 隙率為 3 %-10 %，限制了電弧噴涂的應(yīng)用。超音 速電弧噴涂技術(shù)以提高粒子的速度為出發(fā)點(diǎn)，采 用拉伐爾噴咀，改善了噴槍的霧化效果，增強(qiáng)了 氣流對(duì)粒子的加速作用，粒子的速度被提高到超 音速，制備的涂層結(jié)合強(qiáng)度高、孔隙率低、表面 粗糙度低，與普通電弧噴涂相比，涂層質(zhì)量有 了很大程度的提高，接近等離子噴涂的水平，全面提高了電弧噴涂層的質(zhì)量。

超音速電弧噴涂的原理是：燃燒于絲材端部 的電弧將均勻送進(jìn)的絲材熔化，經(jīng)拉伐爾噴咀加 速后的超音速氣流將熔化的絲材霧化為粒度細(xì)小 分布均勻的粒子，噴向工件形成涂層。與普通電 弧噴涂一樣，超音速電弧噴涂是一個(gè)不斷重復(fù)進(jìn) 行的熔化—霧化—沉積的過(guò)程，但在霧化方式上， 超音速電弧噴涂與普通電弧噴涂有差別，普通電 弧噴涂采用亞音速霧化，而超音速電弧噴涂采用 超音速霧化，霧化后的粒子細(xì)小均勻，速度高，有利于獲得高質(zhì)量的涂層。

2 超音速電弧噴涂在再制造中的應(yīng)用

超音速電弧噴涂層結(jié)合強(qiáng)度高、孔隙率低、 表面粗糙度低、耐磨耐蝕性能好，在工業(yè)中有廣 闊的應(yīng)用前景，特別是在長(zhǎng)效防腐和耐磨涂層方面。超音速電弧噴涂工藝靈活，在相當(dāng)大的工藝 參數(shù)范圍內(nèi)都能得到性能優(yōu)異的涂層，設(shè)備研制 成功后，獲得了廣泛的應(yīng)用。

2.1 長(zhǎng)效防腐涂層

電弧噴涂鋁、鋅涂層耐蝕性能好，對(duì)基體有 良好的保護(hù)作用。由于鋁、鋅涂層的自腐蝕電位 均低于碳鋼的自腐蝕電位，因此，鋁、鋅涂層具 有犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)作用，即使涂層有局部破 損，對(duì)基體仍然有良好的防護(hù)效果，此外，電弧 噴涂鎳鉻和鐵鉻鋁涂層還能有效地抗高溫腐蝕。 超音速電弧噴涂層質(zhì)量比普通電弧噴涂高，涂層 均勻致密，孔隙率低，為腐蝕的防護(hù)提供了一條 成本低、效果好的途徑，特別是橋梁、鋼鐵塔架、 水閘門、工業(yè)鍋爐等的腐蝕防護(hù)。

工業(yè)用鍋爐水冷管壁的腐蝕是個(gè)重要的經(jīng) 濟(jì)和技術(shù)問(wèn)題，更換管壁和停產(chǎn)的損失相當(dāng)昂貴。 鍋爐使用過(guò)程中，工作溫度高，燃料含硫量高， 鍋爐水冷管壁由于 Fe 元素與高溫空氣中的 S 元 素反應(yīng)生成 FeS 而造成腐蝕。此外，熔渣和煤灰 對(duì)管壁有沖蝕作用，加劇管壁的腐蝕。超音速電 弧噴涂電廠水冷管壁，與普通電弧噴涂相比，制 備的涂層均勻致密，表面粗糙度低，結(jié)合強(qiáng)度高， 涂層質(zhì)量大大改善，預(yù)計(jì)防腐壽命在 5 年以上。 隨著石化工業(yè)的發(fā)展，由于各種腐蝕原因引起化 工儲(chǔ)罐、管道出現(xiàn)事故的趨勢(shì)明顯增加，不僅造 成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，而且造成了很 多人員傷亡。因此，對(duì)化工設(shè)備進(jìn)行防腐與維修， 是石化工業(yè)發(fā)展中重點(diǎn)解決的難題之一。超音速 電弧噴涂石油化工廠的輕污油回收罐，大大提高 了回收罐的使用壽命，其使用壽命由原來(lái)的 3 年 提高到 8 年。

(a)水冷管壁防腐

(b)化工儲(chǔ)罐防腐

圖1 超音速電弧噴涂防腐涂層的應(yīng)用

 

2.2 耐磨涂層

在機(jī)械零部件的表面，采用熱噴涂方法，制 備耐磨或耐磨耐蝕的涂層，對(duì)零部件進(jìn)行修復(fù)或 強(qiáng)化，是熱噴涂技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要的方面。超音速電弧噴涂制備的涂層結(jié)合強(qiáng)度高、孔隙率低， 經(jīng)車削和磨削加工后易于滿足精度和表面光潔度 要求，同時(shí)，與其它修復(fù)方法相比，其成本低廉， 為其在修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了條件，具有較好的 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。工程機(jī)械的作業(yè)環(huán)境越來(lái)越惡劣， 其液壓系統(tǒng)柱塞往往由于超負(fù)載、液壓油污染而 出現(xiàn)粘著磨損和磨粒磨損，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無(wú)法正 常工作。采用超音速電弧噴涂耐磨抗高溫合金涂 層對(duì)失效的柱塞進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后的柱塞不僅可 恢復(fù)使用，而且其使用壽命也原來(lái)平均 15～20 天延長(zhǎng)到平均為 45 天，使用壽命周期提高了一倍 以上，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 多功能超音速火焰噴涂技術(shù)

多功能超音速火焰噴涂系統(tǒng)的原理是：利用 煤油為燃料，氧氣和壓縮空氣為助燃劑，控制系 統(tǒng)將煤油和氧氣（壓縮空氣，或氧氣與壓縮空氣 的混合氣）以一定的流量輸送到噴槍，經(jīng)高性能 霧化噴嘴霧化混合成可燃混合氣后噴入噴槍燃燒 室，混合氣經(jīng)火花塞點(diǎn)火燃燒后形成高溫高壓的 燃?xì)?，通過(guò)拉伐爾噴嘴將其加速到超音速。送粉 系統(tǒng)將噴涂粉末從拉代爾噴嘴的低壓區(qū)送入超音 速射流，經(jīng)射流加溫加速后從噴槍噴出，高速噴 向工件表面沉積形成涂層。噴涂系統(tǒng)的關(guān)鍵是通 過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入噴槍的煤油、助燃劑（氧氣與壓縮空 氣的混合氣體）的流量比例來(lái)調(diào)節(jié)焰流的速度和 溫度，從而控制噴涂粉末的加熱和加速，以滿足 噴涂材料的要求，制備高性能的金屬涂層，合金 涂層和氧化物陶瓷涂層。

圖 2 為多功能超音速火焰噴涂系統(tǒng)的焰流圖，由圖可知，焰流集中，射 流擴(kuò)散角小，并出現(xiàn)了超音速焰流所特有的馬赫 錐，表明焰流的速度達(dá)到超音速。對(duì) WC-12Co 涂層的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明涂層 的結(jié)合強(qiáng)度大于 70 MPa，測(cè)試時(shí)的斷裂面出現(xiàn)在 膠層，說(shuō)明實(shí)際值大于測(cè)試值。

圖 2 多功能超音速火焰噴涂射流

4 多功能超音速火焰噴涂技術(shù)的應(yīng)用

多功能超音速火焰噴涂具有氧氣煤油超音速 火焰噴涂（HVOF）和空氣煤油超音速火焰噴涂 （HVAF）的雙重功能，焰流速度和溫度在大范 圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，能滿足多種噴涂材料的要求，其 制備的涂層結(jié)合強(qiáng)度高、孔隙率低，可制備耐磨、 耐蝕、導(dǎo)熱、絕緣、導(dǎo)電、密封等涂層，在機(jī)械 制造、航空航天、水利電力、礦山冶金、石油化 工、造紙皮革等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

在冶金行業(yè)，有多種軋輥和輸送輥需要耐磨 強(qiáng)化或修復(fù)，其中，冷軋帶鋼連續(xù)退火爐底輥是 重要的一種。輥面的結(jié)瘤現(xiàn)象，實(shí)際上是粘著磨 損。為了減少結(jié)瘤給鋼帶生產(chǎn)造成的損失，熱噴 涂方法被廣泛采用。通常在輥面噴涂 NiCr-Cr3C2 涂層，它具有抗高溫氧化、抗熱震、抗磨損的特 點(diǎn)，能使?fàn)t底棍在高溫下長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)工作，且 經(jīng)受周期性的熱沖擊。當(dāng)爐低輥工作溫度超過(guò) 900 ℃時(shí)，一般噴涂 Co 基合金。超音速火焰噴 涂在噴涂碳化物陶瓷方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)， 而冶金行業(yè)對(duì)碳化物金屬陶瓷涂層有很大的需 求，因此獲得大量應(yīng)用。圖 3 為多功能超音速火焰噴涂 Co 基 WC 涂層對(duì)酸洗鍍鋅輥進(jìn)行表面強(qiáng) 化，以提高其工作壽命，設(shè)備使用單位為邯鄲鋼鐵集團(tuán)。

 

圖 3 多功能超音速火焰噴涂強(qiáng)化冶金棍

在石油工業(yè)中，有大量的機(jī)械設(shè)備，如：泵、 閥、鉆井機(jī)械、輸運(yùn)設(shè)備、提升設(shè)備、管道等， 影響它們壽命的重要因素是磨損與腐蝕。多功能 超音速火焰噴涂在強(qiáng)化和修復(fù)抽油泵活塞桿方面有很好的應(yīng)用效果，活塞桿噴涂 WC 涂層強(qiáng)化后， 耐磨性大大提高，使用壽命提高數(shù)倍。在石油機(jī) 械中，閥座和軸類零部件的磨損也比較嚴(yán)重。由 于多功能超音速火焰噴涂制備的 Co 基 WC 涂層， 殘余應(yīng)力低，涂層厚度可達(dá) 3mm，甚至更厚，而 涂層與基體結(jié)合好，在承受重載的磨損件的尺寸 恢復(fù)中有較好的應(yīng)用。

泵、缸、閥是組成液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的基本單 元，磨損和介質(zhì)的腐蝕是制約其使用壽命的關(guān)鍵 因素。利用多功能超音速火焰噴涂技術(shù)可對(duì)泵軸、 缸活塞桿、閥芯等進(jìn)行強(qiáng)化和修復(fù)，這些部件要 求有較高的精度和表面光潔度，多功能超音速火 焰噴涂層經(jīng)磨削后精度和表面光潔度均很高，能 滿足其使用要求。

硬密封球閥在工業(yè)中有廣闊的應(yīng)用，它依靠閥芯和閥座間的硬密封來(lái)控制流體通斷，由于不 需要使用非金屬密封材料，具有結(jié)構(gòu)緊湊，密封可靠，耐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，在化工行業(yè)有廣闊的應(yīng)用。在硬密封球閥的閥芯上制備一定厚度的耐磨 耐蝕金屬陶瓷涂層，并磨削至需要的精度和光潔 度，可大大提高密封性能和使用壽命。溫州成達(dá) 特種閥門廠使用多功能超音速火焰噴涂技術(shù)強(qiáng)化 硬密封球閥，大大提高閥的使用性能和壽命，并 能滿足石油化工行業(yè)部分特殊工況的需要，受到用戶的好評(píng)。

在我國(guó)，由于受能源結(jié)構(gòu)的制約，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，火力發(fā)電在電力中占有相當(dāng)大的比 例。風(fēng)機(jī)、葉輪、鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組等是在火 力發(fā)電中的重要設(shè)備，由于工作環(huán)境不同，且工況較惡劣，部分設(shè)備壽命較短，影響生產(chǎn)的安全 性和經(jīng)濟(jì)效益。由于多功能超音速火焰噴涂層性 能優(yōu)異，在電力中有很成功的應(yīng)用。

5 結(jié) 論

以提高粒子的速度為出發(fā)點(diǎn)，研制了 HVAA、HVO/AF 超音速噴涂系統(tǒng)，試驗(yàn)和應(yīng)用 表明，其制備的涂層性能優(yōu)異，在工業(yè)中應(yīng)用廣 泛，并取得了很好的應(yīng)用效果，隨著進(jìn)一步的推 廣應(yīng)用，將創(chuàng)造更大的效益和價(jià)值。