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阀门工艺之热喷涂

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发表于 2019-1-4 14:15:17 |显示全部楼层
热喷涂工艺方法种类繁多,其各自采用的设备、技术特点以及最终获得的涂层的性 能均有所不同,热喷涂方法应依据机件服役条件对涂层性能所提出的要求、机件的大小、形状、材料、批量和施工条件等来加以确定。对于涂层性能要求较高或较为 贵重的机件,特别是喷涂高熔点陶瓷材料时,宜采用等离子喷涂。工程量大的耐蚀、耐磨金属涂层,宜采用电弧喷涂。


热喷涂

随着热喷涂技术的不断发展,越来越多的喷涂新材料、新工艺技术不断出现,涂层的性能多种多样并不断提高,使其应用领域迅速遍及航空、航天、汽车、机械、造 船、石油、化工、铁道、桥梁、矿山、冶金以及电子等诸多行业,以满足人们对耐磨、耐蚀、抗高温氧化、耐热循环、热传导及电特性等特殊功能要求。


热喷涂工艺方法种类繁多,其各自采用的设备、技术特点以及最终获得的涂层的性能均有所不同,热喷涂方法应依据机件服役条件对涂层性能所提出的要求、机件的大小、形状、材料、批量和施工条件等来加以确定。


(1)对于承载低的耐磨涂层和以提高机件抗蚀性的耐蚀涂层,当喷涂材料的熔点不超过2500℃时,可采用设备简单、成本较低的火焰喷涂。


(2)对于涂层性能要求较高或较为贵重的机件,特别是喷涂高熔点陶瓷材料时,宜采用等离子喷涂。


(3)工程量大的耐蚀、耐磨金属涂层,宜采用电弧喷涂。


(4)要求高结合力、低孔隙率的金属或合金涂层可采用气体火焰超音速喷涂,要求结合强度高、孔隙率低的金属和陶瓷涂层可采用超音速等离子喷涂。喷涂材料种类繁多,从金属、合金、陶瓷到复合材料,所获得的涂层性能存在很大差异,涂层的设计主要由机件的使用环境、服役条件等来确定。


一、耐蚀涂层

Zn, Al, Zn  Al合金涂层对钢铁具有良好的防护作用,这不仅与阴极保护作用有关,涂层本身也具有良好的抗腐蚀作用。处于室外工业气氛中钢件,若气氛呈碱性,则可采用 Zn涂层;若气氛中硫或硫化物含量高,则可采用A1涂层;如桥梁、输电线、钢结构件、高速公路护栏、照明高杆等喷涂Zn或A1涂层进行长效防腐。处于盐气 雾中的钢件,如海岸附近金属构件、甲板、发射天线、海上吊桥等均可喷涂Al, Zn或其合金进行长效防腐,一般二三十年不需要维护。长期处于盐水中的钢件,如船体、钢体河桩及桥墩等可喷涂A1进行长期防腐。耐饮用水的涂层可用Zn, 涂层不需封孔,如淡水储器、输送器等。耐热淡水的涂层可用A1,但涂层需封孔,如热交换器、蒸汽净化设备及处于蒸汽中的钢件。


二、耐磨涂层

在机械零部件表面喷涂耐磨涂层的主要目的为:提高性能和延长寿命,其基本出发点是机件表面的强化;修旧利废,恢复因磨损或腐蚀磨损而造成的尺寸超差,并赋 予机件更好的耐磨性;提高产品质量,对于设备中的某些零部件,通过喷涂耐磨涂层,将会提高整机的性能和技术指标,从而提高产品的质量。由于机械的工作环境 和服役条件不同,其磨损机制也不尽相同,因此应有针对性的选择合适的涂层。


(1)抗磨料磨损涂层许多机件如各种破碎机、泥浆泵、农用机械及混凝十搅拌机等工程机械,往往因遭受矿物、岩石、泥沙等磨料的磨损而失效。在此类机件表面喷涂某此铁基、镍基、钻基材料或在这此喷涂材料中加入WC. A13O2. Cr2O3. ZnO2:等陶瓷颗粒获得复合涂层,可显著提高其抗磨料磨损性能。


(2)抗粘着磨损涂层在机件表面喷涂铁基、镍基或钻基的WC. A13O2. Cr2O3. ZnO2复合涂层,或喷涂陶瓷,将增大或改变摩擦副间的物理、化学及晶体结构的差异和性质,从而提高机械的抗粘着磨损性能。另外,在边界润滑条件下,铝涂层具有优异的耐粘着磨损性。


(3)耐微动磨损涂层凸轮随动件、汽缸衬套、导叶、涡轮叶片等机件常因微动磨损而失效,喷涂自熔合金、氧化物或碳化物金属陶瓷、某些Ni, Fe, Co基材料可显著提高机件的抗微动磨损性能。


(4)耐热磨损涂层各种热作模具、轧管定径穿孔机、压铸模具以及粉末冶金模具等,其不仅服役在较高的温度环境下,而且遭受磨损、挤压、冲击及冷热疲劳作用,可喷涂某些钻基自熔合金、Ni/A1从以及陶瓷来提高耐热磨损性能。


(5)耐冲击磨损和耐气蚀磨损涂层各种风机、水电阀等的失损主要是由于冲蚀磨损而引起的。而水轮机叶片、喷头及各种汽缸衬套常因气蚀磨损而失效,可喷涂Ni基自熔合金。自熔合金加铜粉、不锈钢、超细A13O2、Cr2O3,WC复合粉末显著提高机件的耐冲蚀磨损和耐气蚀磨损能力。


三、耐熔融金属涂层

耐熔融Zn浸蚀涂层:可喷涂及纯白钨等,如浸Zn槽、浇铸槽等·


耐熔融Cu浸蚀涂层:可喷涂及MO等。如锭模。


耐熔融A1浸蚀涂层:可用涂层,如模具、输送槽等·


耐熔融钢铁浸蚀涂层:可喷涂及等,如风口、连铸模等·


四、恢复尺寸涂层

热喷涂用于修复因磨损、加工不当造成尺寸超差的工件,涂层要与基体有相同或更好的性能。如齿轮、轴颈、键槽、机床导轨等,多用铁基合金、镍基合金、铜基合金修复,用与钢轨热膨胀系数相近的Fe3O对粉热喷涂修复钢轨磨损部位便是一个典型的成功的修复范例。


综上所述,涂层的设计和喷涂材料的选择主要依据工件的服役条件,但同时要考虑工艺性、经济性和实用性。如钻基合金性能优异,但国内资源较匾乏,因而应尽量 少用;我国镍资源尽管较为丰富,但镍基合金价格较高,所以在满足性能要求的前提下也应尽量采用铁基合金。对于某些特殊重要的工件的喷涂应以获得最优的涂层 性能为准则,而对于大多数工件的喷涂则以获得最大经济效益为准则。







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