【正文】 致密、堅硬的氧化保護層，有效地防止鋁涂層進一步氧化。我國南方各主要城市的雨水普遍呈弱酸性，顯然選擇噴鋁為好。 . 噴涂粒子速度的提高改善了涂層性能 粒子速度對涂層質(zhì)量有決定性作用，熱噴涂涂層質(zhì)量的改善往往是粒子速度提高的結(jié)果。 （ 1）鋅涂層與基體結(jié)合強度：采用劃格法； （ 2）涂層厚度：采用非磁性涂層測厚儀，最小局部厚度應達到設計要 求； （ 3）有機涂料層（環(huán)氧樹脂層）檢測方法按現(xiàn)行機械工業(yè)標準 JB/T 77061995 或 JB/T91881999 中具體規(guī)定進行檢測。 ? 4. 磨煤機系統(tǒng)：采用中等硬度藥芯焊絲，二氧化碳氣保焊或埋弧焊或氧乙炔火焰噴焊等工藝其壽命可大大提高，已在酒鋼等單位得到成功應用。 ? 12. 轉(zhuǎn)爐煙罩（水冷壁管）：采用亞音速 火焰噴涂方法。 ? 19. 各種因磨損、腐蝕而報廢了的零部件修復與強化 ? 20. 燒結(jié)廠豎爐水梁：采用電弧噴涂的方法，噴涂復合陶瓷材料，以在宣化鋼廠已得到成功應用。k 時，原子間產(chǎn)生振動，分子與分子間碰撞，則分子會發(fā)生離解變?yōu)閱卧樱? N2＋ Ud——N＋ N 其中 Ud 為離解能 溫度再升高，原子會發(fā)生電離 : N＋ Ui——N＋＋ e 其中 Ui 為電離能 氣體電離后，在空間不僅有原子， 還有正離子和自由電子，這種狀態(tài)就叫等離子體。 等粒子噴涂采用的就是這類等離子弧。k，噴嘴出口的溫度可達 。 ③ 送粉器：用來貯存噴涂粉末并按工藝要求向噴槍輸送粉末的裝置。極端情況下，會引起噴涂材料過熱，造成噴涂材料過度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。在機體溫升允許的情況下，噴距適當小些為好。 前面說的等離子噴涂的工作介質(zhì)都是氣體，而這種方法的工作介質(zhì)不是氣而是水，它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法，其工作原理是： 噴槍內(nèi)通入高壓水流，并在槍筒內(nèi)壁形成渦流，這時，在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉(zhuǎn)陽極間產(chǎn)生直流電弧，使槍筒內(nèi)壁表面的 一部分蒸發(fā)、分解，變成等離子態(tài)，產(chǎn)生連續(xù)的等離子弧。 圖 5 1 絲 材 火 焰 噴 吐 的裝置示意圖 圖 5 － 2 絲 材 火 焰 噴 涂的原理示意圖 圖 51 表示絲材火焰噴涂的裝置。但有時直徑較大的棒材，甚至一些帶材亦可噴涂，不過此時須配以特定的噴槍。 為 了 改 善 火 焰 噴 涂 的 不 足 ， 提 高 結(jié) 合 強 度 及 涂 層 密度 ， 可 采 用 將 壓 縮 空 氣 或 氣 流 加 速 裝 置 來 提 高 顆 粒 速度 ； 也 可 以 采 用 將 壓 縮 氣 流 由 空 氣 改 為 惰 性 氣 體 的 辦法 來 降 低 氧 化 程 度 ， 但 這 同 時 也 提 高 了 成 本 。 音 速 噴 涂 為了與美國碳化物公司的爆炸噴涂抗爭 , 上 世 紀 60年 代 初 期 , 美 國 人 J . B r o w n i n g 發(fā) 明 了 超 音 速 火 焰 噴 涂 技術(shù) , 稱之為 J e t K o t e , 并于 1 9 8 3 年 獲 得 美 國 專 利 。 Jet K o t e 法 之 所 以 能 有 這 么 高 的 速 度 ， 關(guān) 鍵 在 于 按流 體 力 學 的 原 理 合 理 設 計 制 造 了 一 個 噴 嘴 ， 稱 之 為Laval 管 的 膨 脹 管 ， 其 原 理 如 下 圖 5 － 7 。 ⑦ 可 得 到 比 爆 炸 噴 涂 更 厚 的 涂 層 ， 殘 余 應 力 也 得 到改善。 ③ 粉 粒 尺 寸 小 （ 10～ 5 3 μ m ）、分布范圍窄，否則不能熔化。 圖 5 － 6 超音速火焰噴涂槍 燃 料 氣 體 ( 氫氣 , 丙烷 , 丙 烯 或 乙 炔 － 甲 烷 丙 烷 混 合氣 體 等 ) 與 助 燃 劑 （ O2） 以 一 定 的 比 例 導 入 燃 燒 室 內(nèi) 混合 ， 爆 炸 式 燃 燒 ， 因 燃 燒 產(chǎn) 生 的 高 溫 氣 體 以 高 速 通 過膨 脹 管 獲 得 超 音 速 。 爆炸噴涂可噴涂金屬 , 金屬陶瓷及陶瓷材料 , 但 是 由于該設備價格高 , 噪音大 , 屬氧化性氣氛等原因 , 國內(nèi)外應用還不廣泛 . 目 前 世 界 上 應 用 最 成 功 的 爆 炸 噴 涂 是 美 國 聯(lián) 合 碳 化物 公 司 林 德 分 公 司 1 9 5 5 年 取 得 的 專 利 , 其 設 備 及 工 藝參 數(shù) 至 今 仍 然 保 密 。 火 焰 噴 涂 可 噴 涂 金 屬 ， 陶 瓷 ， 塑 料 等 材 料 ， 應 用 非常 靈 活 ， 噴 涂 設 備 輕 便 簡 單 ， 可 移 動 ， 價 格 低 于 其 他噴 涂 設 備 ， 經(jīng) 濟 型 好 ， 是 目 前 噴 涂 技 術(shù) 中 使 用 較 廣 泛的一種方法。粒子與基 體撞擊時變平并粘結(jié)到基體表面上，隨后而來的與基體撞擊的粒子也變平并粘結(jié)到先前已粘結(jié)到基體的粒子上，從而堆積成涂層。 平 常 接 觸 較 多 的 一 種 分 類 方 法 是 按 照 加 熱 噴 涂 材 料的 熱 源 種 類 來 分 的 ， 按 此 可 分 為 ： ① 火 焰 類 ， 包 括 火焰 噴 涂 、 爆 炸 噴 涂 、 超 音 速 噴 涂 ； ② 電 弧 類 ， 包 括 電弧 噴 涂 和 等 離 子 噴 涂 ； ③ 電 熱 法 , 包 括 電 爆 噴 涂 、 感 應加 熱 噴 涂 和 電 容 放 電 噴 涂 ； ④ 激 光 類 ： 激 光 噴 涂 。也就是說，每個行程的寬度之間應充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時，一般采用較高的噴槍移動速度，這樣可防止產(chǎn)生局部熱點和表面氧化。 ③ 供粉 供粉速度必須與輸入功率相適應，過大，會出現(xiàn)生粉（未熔化），導致噴涂效率降低；過低，粉末氧 化嚴重，并造成基體過熱。 4等粒子噴涂工藝： 在等粒子噴涂過程中，影響涂層質(zhì)量的工藝參數(shù)很多，主要有： ① 等離子氣體：氣體的選擇原則主要根據(jù)是可用性和經(jīng)濟性， N2 氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對于易發(fā)生氮化反應的粉末或基體則不可采用。粉末由送 粉氣送入火焰中被熔化，并由焰流加速得到高于 150m/s 的速度，噴射到基體材料上形成膜。 ③ 聯(lián)合弧 :非轉(zhuǎn)移弧引燃轉(zhuǎn)移弧并加熱金屬粉末，轉(zhuǎn)移弧加熱工件使其表面產(chǎn)生熔池。 2噴涂原理： 等粒子噴涂原理如圖 5－ 9 所示。 ③ 由于使用惰性氣體作為工作氣體，所以噴涂材料不易氧化。 ? 15. 萬噸擠壓機柱塞：采用電弧噴涂方法，或火焰噴焊等方法可進行修復，已在沈陽有色金屬加工廠、西南鋁加工廠得到了成功應用。 ? 8. 各種轉(zhuǎn)子 :采用超音速電弧噴涂或超音速火焰噴涂方法噴涂耐磨材料，進行修復與強化。 1. 熱噴涂方法及涂層種類、特點簡介 各種噴涂方法的工藝特點 噴涂方法 涂層材料 熱源種類 熱源溫度（ ℃ ） 粒子速度（米 /秒） 涂層與基材結(jié)合 強度 (Mpa) 火焰粉末 金屬、塑料 氧 /燃氣 3000 90~150 20~30 火焰絲材 金屬、陶瓷 氧 /燃氣 3000 150~200 20~30 電弧噴涂 金屬 直流電 弧 5500~6000 150~250 20~40 超音速電弧 金屬 直流電弧 5500~6000 380 40~60 等離子噴涂 金屬、陶瓷、碳化物、 塑料、復合物 直流電弧 11000 240~540 40~70 超音速火焰噴涂(HVOF) 金屬碳化物 氧 /燃氣 2800 600~900 40~90 超音速等離子噴涂 金屬、陶瓷、碳化物、塑料、復合物 直流電弧 11000 600~900 40~90 燃氣爆炸噴涂 金屬、陶瓷、碳化物、 塑料、復合物 氧 /燃氣 3000 600~900 40~90 涂層種類 耐磨涂層：粘著磨損 磨粒磨損 硬表面磨損 微震磨損 抗高溫氧化涂層 隔熱涂層 減摩密封涂層 增摩涂層 潤滑涂層 耐蝕涂層： 大氣腐蝕 河水介質(zhì)腐蝕 海水介質(zhì)腐蝕 酸堿介質(zhì)腐蝕 有機介質(zhì)腐蝕 熔融金屬腐蝕涂層 導電涂層 吸波涂層 恢復尺寸涂層 2. 熱噴涂技術(shù)應用概況 熱噴涂技術(shù)自 70 年代以來，一直是國家重點推廣應用項目，在國民經(jīng)濟各領域已經(jīng)得到了廣泛推廣應用，取得了重大經(jīng)濟效益。 噴涂絲材品種的增加進一步擴大了應用范圍 如上所述，鋅 /鋁合金的出現(xiàn)并生產(chǎn)，使鋼鐵結(jié)構(gòu)件長效防護提高到了一個新水平。近期國外出現(xiàn)了 85/15 鋅鋁合金絲（即鋅 ∶ 鋁＝ 85∶ 15），這種絲材由于鋅鋁比重相差懸殊，生產(chǎn)難度大，多年來一直是攻關(guān)課題， 1988 年國外開始生產(chǎn)，近期國內(nèi)經(jīng)過科研人員的不懈努力，也能生產(chǎn) 85/15（或 80/20）鋅鋁合金絲。但是由于： ① 鋅涂層是一種犧牲陽極材料，因此噴鋅涂層的腐蝕速率比噴鋁涂層高，其耐蝕期與厚度成正比，要達到長效防腐目的，噴鋅涂層應有一定厚度； ② 鋅的密度（ /cm3），比鋁（ /cm3）高 倍，因此噴涂相同厚度的涂層，鋅的消耗量是鋁的 倍，國外資料報導，噴涂等效涂層厚度的情況下，鋅比鋁貴一倍； ③ 噴鋅所形成的 ZnO粉塵對人體呼吸道有害； ④噴鋅時由于空氣中 CO 含量不足，不能形成 ZnCO3 保護膜，而易形成疏松的 Zn(OH)2 在鋅涂層上形成許多 “白銹 ”，腐蝕率升高； ⑤ 由于工業(yè)區(qū)大氣、城市區(qū)大氣 SO2 含量較高，使雨水酸度增加，也能破壞 ZnCO3 保護膜的穩(wěn)定性，使鋅涂層腐蝕率加快。 圖 1 碳鋼在不同腐蝕環(huán)境中的滲透深度與暴露時間曲線 1工藝大氣 2海洋大氣其 3鄉(xiāng)村大氣 材料 平均腐蝕速 率（ μm/年） 鄉(xiāng)村大氣 城市大氣 工業(yè)大氣 海洋大氣 碳鋼 4~65 23~71 26~175 26~104 鋅 ~3 2~16 2~16 ~8 鋁 0~ ~1 ~1 ~ 表 1 碳鋼、鋅和鋁在各種大氣中的腐蝕速率 鋅、鋁涂層的特點 熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層對鋼鐵基體有雙重保護作用。據(jù)資料介紹 ，全世界每年生產(chǎn)的鋼鐵約有十分之一變成鐵銹，大約有 30%的鋼鐵設備因腐蝕而失效。 冷噴涂技術(shù)（ CGDS 或 HVPC 簡稱：冷噴涂）是近年 來發(fā)展起來的一門新興表面工程技術(shù)，自 95 年以來，每年舉辦的國際熱噴涂會議，關(guān)于冷噴涂方面的論文明顯增多，冷噴涂技術(shù)已經(jīng)成為國際熱噴涂研究熱點之一，其應用上已經(jīng)得到世界各國科學界工業(yè)界重視。 （ 3）電弧噴涂 NiCrTi（ 45CT）、 NiCr/Cr3C2 、 Ni70/Cr30 涂層已在電廠鍋爐對流受熱面上廣泛應用，目前國內(nèi)已有 30 多個電廠鍋爐對流受熱面上廣泛應用，獲得了較好效果。軟線噴涂的應用，解決了火焰粉末噴涂陶瓷涂層不能解決的問題。耐磨性比金屬高 20 倍，而 且可以在 2842℃ 高溫下工作。鋅、鋁涂層有其各自優(yōu)點，其防腐年限最高可達 40~60 年。僅以火力發(fā)電廠為例，燃煤鍋爐是重要的能量轉(zhuǎn)換裝置。 我國噴涂行業(yè)所使用的 MCrAlY 材料以前大部分是進口的，近期北京鋼鐵研究總院、北京礦冶研究總院等單位，研制成功了包復型和燒結(jié)型的 Ni(Co)CrAlY 復合粉末材料，可在大氣氣氛中進行等離子噴涂，其涂層性能具有自粘結(jié)性。 NiCr/Cr3C2 粉末材料 NiCr 合金是抗高溫氧化型的涂層材料， Cr3C3 是金屬型碳化物中具有最高的抗氧化能力，在空氣中 Cr3C2 在 1100~1400℃ 才遭受嚴重氧化。 北京礦冶研究總院自 70 年代中后期先后研制成功了鎳包鋁及鋁包鎳復合粉末。由中南大學表面工程研究所研制成功的，湖南百富瑞材料有限公司生產(chǎn)的大顆粒球形納米陶瓷粉末，球形大顆粒尺寸為10~100μm，大顆粒內(nèi)部為結(jié)合緊密的納米顆粒，具有良好的流動性，能像傳統(tǒng)微米級粉末一樣輸入等離子中，制造出組織結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)良（脆性大大降低，韌性大大提高）、使用壽命 長的納米涂層。 2. 熱噴涂材料的新發(fā)展 人們稱謂熱噴涂材料是熱噴涂的 “糧食 ”。 軟線噴涂裝置 軟線熱噴涂技術(shù)是把熱噴涂材料制造成柔性軟線進行熱噴涂的技術(shù)。 大功率燃氣火焰重熔裝 置 火焰噴涂噴焊技術(shù)在維修和強化工件表面中一直發(fā)揮著重要作用，特別是噴焊技術(shù)，具有非常高的結(jié)合強度，適合于要求結(jié)合強度高的工況條件下工作的工件。上述二種設備均已申報專利，并已在國內(nèi)有關(guān)單位應用。隨著熱噴涂技術(shù)的發(fā)展，一種新的電弧噴涂方法 ——超音速電弧噴涂技術(shù)應運而生。系統(tǒng)的核心是陰陽兩極之間的起弧過程，起弧是靠切線方向輸入的水流中央的金屬絲打火所引發(fā) 。用該系統(tǒng)制備的陶瓷涂層在結(jié)合強度、孔隙率、顯微硬度等涂層質(zhì)量方面已達到國際同類水平，但成本僅為國外的一半，充分顯示了該噴槍的高效能特色。目前，無論在設備、材料、工藝、科研等方面都在迅速 發(fā)展