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熱噴塗技術在冶金工業中的應用

時間:2015-2-3 13:41:15

   1 前言   熱噴塗技術起始於本世紀初。起初,隻是將熔化的金屬用壓縮空氣形成液流,噴到被塗敷的基體表麵上,形成一層膜狀組織。其噴塗溫度、熔滴對基體表麵的衝擊速度及形成塗層的材料的性能構成了噴塗技術的核心。 2 基本概念   熱噴塗是這樣的一係列過程:以某種形式的熱源將噴塗材料加熱,受熱的材料形成熔融或半熔融狀態的微粒,這些微粒以一定的速度衝擊並沉積在基體表麵上,形成具有一定特性的噴塗層。   噴塗材料有粉、線、帶和棒等不同形態,它們的成分是金屬、硫鐵合金、陶瓷、金屬陶瓷及塑料等。粉末材料居重要地位,種類逾百種。線材與帶材多為金屬或合金(複合線材尚含有陶瓷或塑料);棒材隻有十幾種,多為氧化物陶瓷。 3 塗層功能   當某一個工程問題提出後,首先應明確接受施工的工件被噴塗的部位(通常是設備或設施的工作表麵)處於什麽樣的工況條件,而塗層功能則是確定噴塗工藝及材料的主要依據,同時還要考慮在經濟上是否允許。 4 熱噴塗技術在冶金工業中的開發與應用   冶金工業生產中存在著大量的高溫氧化、磨損及介質腐蝕等問題,這些問題都是一種使工作表麵失效的過程,應該而且能夠從熱噴塗技術中尋求一種有效的解決途徑。噴塗工藝既可以修複已失效的舊工件,也可以在新工件投入工作前進行強化預保護,也可以二者兼用。   耐磨損塗層冶金工業生產中,各種機械設備失效的最大因素是磨損問題,而熱噴塗的最重要功能是提供耐磨損塗層,為大量的工程磨損進行有效的保護。這類塗層的應用範圍比其他類要廣泛。其磨損機理複雜,類型較多,加之冶金生產工況不一,因而這類塗層的功能與要求也不盡相同,茲分述如下: (1) 功能。這些塗層有的容許磨粒嵌入和變形(軟支承表麵);有的則是硬的支承材料(硬支承表麵)。 (2) 對耐粘著磨損塗層的要求。這些塗層應滿足:   1) 依軟或硬支承的不同,選用不耐磨的軟質材料及耐磨的硬質材料;   2) 對硬支承來說,塗層要適應大載荷和高速度的要求。 (3) 推薦的噴塗材料有鋁青銅、磷青銅、巴氏合金、錫(以上是軟支承);自熔合金與鉬或銅的混合物、高碳鋼、不鏽鋼、Co-WC合金、氧化物陶瓷等(以上是硬支承)。 (4) 推薦的噴塗方法有燃燒火焰噴塗(線材或粉材)、等離子噴塗。 (5) 應用實例包括巴氏合金軸瓦、水壓機軸套、止推軸瓦、活塞導承、壓氣機十字滑塊、銅合金襯套、防傷軸承、主齒輪軸頸。   耐化學介質腐蝕塗層冶金工業,特別是濕法冶金工業,常碰到介質腐蝕給設備帶來危害的問題,若作業過程進行在較高溫度中,這一問題更為突出。選擇高級材質固然減緩這一問題,但不經濟。在很多情況下,采用熱噴塗技術能得到滿意的結果。例如,不必采用不鏽鋼製作設備的整體,隻須用普鋼在其工作表麵噴塗一層不鏽鋼塗層。同樣,根據介質及其他工況情況,可以噴銅、鋁、鉬、蒙乃爾合金、鎳鉻合金、鎳鉻鉬鈦合金(316L)等,使設備身價倍增。當然,並非熱噴塗能有效地解決所有的腐蝕問題。事實上,采用這項技術解決帶有強腐蝕性問題,是一項十分慎重的工作,有些方麵和某些環節還要研究與探討。