2022年热喷涂技术适用范围 .pdf

1 热喷涂技术适用范围无论是机械零件还是金属构件，最突出的问题就是表面磨损或腐蚀或者两者皆之。这里简要介绍一下美国METCO 公司的涂层应用指南：1、耐磨损热喷涂技术在高温和低温下最大的应用领域。这类涂层具体分为以下几种：(1) 耐粘着磨损或划伤两个表面相对滑动，碎屑从一个表面粘到另一个表面时，发生粘着磨损或划伤。 专用典型涂层为钴基碳化钨、镍铬/ 碳化铬涂层。(2) 耐磨粒磨损当较硬表面在较软表面上滑动，而且两表面之间存在磨损时，发生磨粒磨损。当纤维和丝线在表面高速通过时，也发生磨粒磨损。专有典型涂层为钴基镍铬合金、自熔合金混合钼、氧化铬涂层。(3) 耐微振磨损重复加载和卸载产生周期应力导致表面开裂和大面积脱落。专用典型涂层为氧化铝/ 二氧化钛涂层。(4) 耐气蚀磨损液体流动在表面产生机械冲击。专用典型涂层为铝青铜涂层。耐气蚀磨损 液体流动在表面产生机械冲击(5) 耐冲蚀磨损气体或液体携带粒子高速冲击表面时，发生冲蚀磨损。专用典型涂层为氧化铝 / 二氧化钛、氧化铝涂层。2、耐高温抗氧化这类涂层抗化学或物理分解，改善零件的高温性能。这类涂层分为以下几种：(1) 热障涂层在零件和高温环境之间充当热屏障。典型涂层为用氧化钇做稳定化处理的氧化锆涂层。(2) 抗高温氧化涂层保护基体抗高温氧化。典型涂层为镍/ 铬涂层。(3) 耐热腐蚀涂层保护暴露在热腐蚀性气体中的基体。典型涂层为镍/铬涂层。3、防腐蚀涂层选择这类涂层比较复杂，因为零件在服役状态，环境温度和各种介质对涂层材料都有一定的要求，一般采用钴基合金、 镍基合金和氧化物陶瓷等作为涂层材料， 通过提高涂层的致密性， 堵住腐蚀介质的渗透； 合理选择涂层材料与零件基材的氧化/ 还原电位，防止电化学腐蚀，涂敷抑制腐蚀的封孔剂。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 4、导电涂层或绝缘涂层这类涂层又分为以下几种：(1) 导电涂层专用典型涂层为铜涂层。(2) 绝缘涂层专用典型涂层为氧化铝涂层。(3) 屏蔽涂层抗电磁干扰 (EMI) 或高频干扰 (RFI) 专用典型涂层为铜涂层。5、恢复尺寸涂层这类涂层主要用于修补因磨损或加工超差的零件。对涂层材料的选择主要取决于零件的使用要求。6、间隙控制涂层这类涂层提供紧密的封严间隙，显著提高设备性能和运转效率。与配合零件接触时，涂层优先受控磨损。典型涂层为镍/ 石墨、聚酯铝混合物、铝 / 石墨涂层。选择热喷涂的主要依据 ( 在选择热喷涂以前， 必须弄清以上几个方面的问题) (1) 零件的服役情况零件在何种介质中工作；零件的工作温度；零件的受力情况及负荷大小；零件的失效原因。(2) 零件的理化状态零件的材质、成份、尺寸和外形；是否用过其它表面处理方法；热膨胀系数；以及磨损的部位和面积；(3) 对涂层的技术要求如涂层的厚度、硬度和结合强度；尺寸和变形极限和精度等级；机加工性能以及所需的表面粗糙度等；(4) 经济上的合理性采用热喷涂对新制件的预保护或对失效件的修复，除了技术上的必要性外， 绝大多数是出于经济上的原因。经计算，一般的喷涂费用只占零件价格的 20% 左右，当然也有占的比例较大的，甚至大大超过零件本身的价格，然而经喷涂过的零件其使用寿命比未喷涂的至少要提高几倍至几十倍。有些大的零件或者制造周期长的零件，一旦损坏后， 很难及时配购， 而采用热喷涂弥补了由停机带来的损失，经济上还是合算的。热喷涂技术在我国推广应用情况热喷涂技术是一项低投入、 高产出的项目， 通过喷涂及表面强化或予保护或者修旧利废， 其寿命可以成倍甚至几十倍增长。我国目前已能生产三十几个品种喷涂设备， 上百种喷涂材料， 上述十种喷涂方法国内已采用，这种新的表面工程技术已广泛应用于国民经济各部门，取得了重大经济效益， 从“六五”开始， 连续三个五年计划被国家列为重点推广项目，据不完全统计， “六五”取得直接经济效益十七亿元，“七五”为二十四亿元，“八五”为三十五亿元。各地区、各部门都抓住了一批量大面广的典型件进行推广应用。如：冶金部的高炉渣口； 铁道部的气阀活塞环和钢轨修复； 煤碳部的刮板机中部槽及压液支柱；石油行业的各种柱塞及钻杆接头； 机械行业的阀门密封面； 造纸行业的烘缸； 航空部门的热名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3 障涂层等等， 目前推广应用在全国热喷涂协作组的统一组织与协调下，已形成了网络和体系， 为进一步推广应用创造了有利条件，但就地区、 部门之间发展还不平衡，特别一些重工业基地，还应该大力推广应用。热喷涂技术推广应用的重大意义据世界各国有关部门统计， 发达国家每年由于磨损和腐蚀造成的损失约占国民经济总产值 10% 左右( 其中磨损，腐蚀各占5%)。数据表明：1976年美国国家标准局公布 :1975 年全国腐蚀损失 700 亿美元 , 相当于国民经济总产值 4% ，磨损断裂损失每年预计1400亿美元。英国： 1971年仅不列颠岛磨损为13.65 英磅。瑞士： 1969年仅对二百万辆汽车统计，损失5亿克朗。我国：1981年腐蚀为 100-150 亿元人民币， 1980年对十个大化工企业统计，腐蚀直接经济损失为3.97%。煤碳部每年磨损腐蚀为17 亿元(其中磨损 8 亿元，腐蚀为 9 亿元) 。冶金部 1989年统计，由于磨损腐蚀到造成的损失，目前采用热喷涂技术挽回只占可节约值的6.9%。从上述数据看，我国“六五”热喷涂产生直接经济效益为17 亿元， “七五”二十四亿元， 由此可见， “十一五”继续广泛深入地推广应用热喷涂技术，有重大的潜在经济效益和相当可观的经济效益。今后永久性推广应用该项技术意义重大。热喷涂在我国重大项目典型应用电力系统火电厂、钢厂、水泥厂等大型工业燃煤/ 燃油 CFB锅炉和煤粉锅炉“四管”(即水冷壁管、过热器管、再热器管、节煤/ 节油器管 ) 喷涂 LX34镍铬/ 碳化铬、LX88A超硬耐磨合金涂层、耐磨陶瓷涂料和耐磨陶瓷贴片及其它耐磨防腐等多种先进涂层施工技术。火电厂风机叶片发电厂风机叶片, 长期受一定温度下磨粒磨损，采用镍基碳化钨喷焊进行强化寿命可大大提高。目前北京、西安、甘肃、四川、沈阳等地的电厂风机叶片采用镍基碳化钨喷焊方法都有大量成功实例。火电厂汽轮机缸盖密封面修复；水电站的水闸门、 升降压站配电装置、 高压输电铁塔等喷锌、 喷铝及其合金涂层长效防腐；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 水电站的水轮机过流部位如转轮、导水叶、底环、顶盖、尾水管等抗气蚀冲刷喷焊层；柴油发电机曲轴磨损后的修复；风力发电底座的喷涂。冶金系统 ( 高温耐磨涂层在各种热轧工具的应用) 轧制无缝钢管的轧顶一般轧制无缝管原轧顶为钼基合金，仅举包钢无缝管厂为例，轧制内径 160mm 无缝管顶头，在高温 (1000) 环境下工作，一般使用68 道次，现在采用 45锻钢为基材， 表面采用等离子弧喷焊高温合金粉，制造复合轧顶，其寿命已提高到3038 道次，已在包钢无缝厂采用，经济效益可观。主要设备：等离子喷焊设备，投资几十万元。钢厂各种导卫轧板、 管、棒等各种钢材、 导卫板 ( 轮) 等原为铸铁或一般铸钢材质，不耐高温腐蚀，采用45#为基材，表面喷焊高温合金粉，寿命可大大提高，此工艺已在首钢等许多钢铁企业应用，属量大面广，值得开发应用。钢厂连铸机剪叶的强化连铸机剪叶，进口件要剪上万次，国产剪几千次，采用高温合金粉表面强化，其剪叶性能可接近或达到进口水平，可大力开发。钢厂拉丝机卷筒在拉丝过程中， 丝材与卷筒过线部分长期属硬表面磨损状态，采用自熔性镍基碳化钨超硬耐磨合金粉末氧乙炔火焰喷焊可进行强化，其寿命比原寿命提高 4 倍以上，全国已大力推广， 经喷焊及使用寿命延长， 工厂受益大，喷焊者受益也大。有色工业1、铜加工厂、铝厂 6001100; 8501500 等各种轧辊的修复；2、铝厂碳素电极挤压成型咀的修复；3、有色、冶金、石化千吨以上水/ 油压机 8505500；2802500 各种柱塞采用喷焊达到耐磨表面强化；煤碳系统1、煤矿井筒装备喷锌、铝、塑料耐蚀涂层；2、采煤刮板运送机中部槽采用合金喷焊耐磨涂层；石油系统1、石油井架、大型钢制石油贮罐内表面喷铝的防腐涂层；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 2、油田钻杆接头喷焊强化涂层及大型蝶阀修复；3、各种泵类，柱塞修复。防腐市场1、金属涂层各种容器、贮罐等，采用普通(A3) 钢制造表面喷涂 1Cr18Ni9Ti或 0Cr、00Cr 等不锈钢材料，再进行封孔处理，代替不锈钢整体制造，已有许多应用实例；化肥厂碳化塔、煤气柜、酿酒贮罐、啤酒发酵罐、蒸溜塔、各种化工容器等内表面喷铝、锡、锌、铅、不锈钢等防腐涂层及大型闸阀、蝶阀修复；2、陶瓷涂层制药、生化、食品、化工企业采用A3钢新制反应釜内表面喷涂氧化铝、氧化钛、氧化铬等陶瓷涂层取代搪玻璃釉涂层或反应釜局部搪瓷脱落修补涂层；搪瓷反应釜或搅拌浆、叶、局部破坏，不能使用，采用ZK1532金属陶瓷粉末高速火焰喷涂枪喷涂陶瓷涂层，再进行封孔处理， 可修复如新， 一般一台反应釜价值至少要几千至十几万元，修复及效益可观。3、塑料涂层塑料粉末火焰喷涂简称火焰喷塑，主要用于以防腐蚀为目的粉末涂装。特点是涂层较厚，涂敷简单，装备轻便易携带，可到施工现场，直接喷涂耐酸、碱、盐的各种塑料涂层，无需加热固化装置，特别适合于现场大面积火焰喷塑施工， 在防腐性能、 操作工艺、 作业环境等方面可部分取代重防腐涂装和玻璃钢衬里。火焰喷塑与静电粉末涂装、流化床涂装相比，具有以下优点1)装备所需成本低，不用特制喷涂室、烘房。2)装备轻便易携带，可现场施工，喷涂可不受工件尺寸及形状限制。3)可以在 100% 的相对湿度、低温等环境条件下施工。4)粉末涂料不含溶剂，喷涂后无需干燥养护时间，即喷即用。5)可涂覆多种基体材料如钢铁、混凝土等。6)涂层可修补， 对小缺陷部分只要加热表面即可进行修补，大缺陷部分可重新喷涂。7)换粉、换色容易。火焰喷塑应用实例耐各种腐蚀介质容器酒类、啤酒、牛奶、盐、食品、污水处理设备、火电厂钢制除盐水箱包括超滤水箱、 一级淡水箱、 二级淡水箱、 生水箱等內防腐采用美国进口 EAA塑料粉末大面积火焰喷塑现场施工等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 各种钢结构防腐、装饰、绝缘、耐磨、减摩石化、电厂大型储罐及西气东输管道二层 PE和三层 PE防腐管道焊口现场修补、高速公路护栏、市政照明灯杆、体育馆网架工程、自来水水泵、化工风机、印刷机尼龙滚筒、汽车花键轴、电镀挂具等。海洋钢结构及港湾设施桥梁基础、防波堤、板桥、钢管桩、板桩、栈桥、浮标等防海水腐蚀。陕西中科表面工程有限公司在多年火焰喷涂设备研发制造和工程应用中，解决了火焰喷塑工艺普遍存在三个关键问题：一是喷涂效率低； 二是送粉器不能均匀送粉；三是喷枪易发热、回火、难以长时间连续稳定喷涂。中科公司在法国SNMI公司和英国 SCHORI 公司火焰喷塑设备基础上改进设计，采用独特的小推车式不锈钢大容量送粉器，可供两支喷枪同时喷涂。旋风流化床配合可调文丘里吸粉器附加清粉喷射器的供粉结构，送粉器与喷枪长管线无积粉。由于送粉器不承压，可不停枪加粉，保证了喷枪全方位长时间连续、稳定、均匀，喷枪设计为特殊混气方式和双层保护气结构，喷涂过程中不会发生回火。 可快捷喷涂乙烯-丙烯酸共聚物 EAA 、乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物EVA 、聚烯烃 PO 、聚乙烯 PE 、交联型聚乙烯、 环氧粉末、 氯化聚醚、 尼龙系列等各种热塑性和热固性塑料粉末的防腐涂层，弥补静电喷塑不足。机械维修各种轴类机床，发电机轴，各种驱动轴，磨损后采用氧乙炔火焰粉喷、丝喷以及电弧丝材喷涂均可修复均能奏效，热喷涂方法修复报废了各种轴类是有效方法之一，设备简单，操作方便，可现场施工。各类曲轴汽车、 空压机、中小化肥厂等，曲轴磨损后采用氧乙炔火焰粉喷、丝喷以及电弧丝材喷涂均可修复，特别是近年来进口汽车较多，在冶金、有色、石化、煤碳等部门， 进口大马力汽车较多， 如苏联的“贝拉斯”、 意大利的“ T 2 O ”，日本的“五十铃”等，一般一根大马力汽车曲轴价值约6 千几万元，而修复一根成本不超过1 千元，经济效益相当可观。机床导轴修复大型机床导轴拉伤，采用热喷涂方法修复效果最佳。玻璃模具玻璃模具，采用Ni 基合金粉末喷焊，寿命大大提高，全国许多玻璃厂已成功采用。阀门密封面各种阀门密封面采用氧乙炔火焰喷焊及等离子喷焊技术寿命大大提高 , 目前已在 150 多个阀门厂推广使用 , 经济效益可观。国产锤片耐磨涂层随着人民生活水平的提高，养殖业蓬勃发展， 对饲料的需求量越来越大。国产锤片寿命最长的20 几天，最短的几小时，与国外差距很大，每年进口需要大量外汇， 据不完全统计， 我国鸡鸭饲养破碎机锤片每年需要约 5 万片，约外汇 60 万美元，馒鱼、对虾饲养需进口锤片约16.5 万日元。进一步开发、推广应用饲料粉碎机锤片耐磨涂层，一则可代替进口锤片， 二则可节约名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 大量外汇，三则可以出口创汇，推广应用此项技术意义重大。目前，在一些饲料生产厂应用，效果良好，可扩大应用，经济效益显著。造纸印刷造纸烘缸喷不锈钢防腐耐磨涂层；胸辊、压光辊喷铜代替电镀铜涂层；四色胶印机压印滚筒挤伤或磨损修复；纸箱厂四对瓦楞纸板压辊修复。制糖机械全国蔗糖厂分布广东、广西、海南、福建、云南等分别有L300、1000、2000各型压榨机底梳、面梳采用合金喷焊防腐耐磨涂层。纺织机械化纤、纺织、针织、印染、棉、毛麻等各种纺机备件、 各类型倍捻机锭环、各类导丝器、倍捻机摩擦盘、纺织机卷绕筒等表面采用等离子喷涂氧化铝/ 氧化钛耐磨涂层；无纺布压辊挤伤的修复；铁路系统1、我国京广、陇海、宝成、洛阳等铁路干线钢轨擦伤、掉块、低接头、长轨焊缝低塌、 轨道曲线外股钢轨内侧面磨损、 采用氧乙炔焰自熔性合金粉末喷焊耐磨涂层；2、内燃机车的率引电机轴、双机组轴，换气泵叶轮轴等部件喷涂修复。长效防腐对于长期暴露在户外大气的大型钢铁结构件、通讯铁塔、 地下电缆支架、 电视塔、微波塔插转台、桥梁、高速公路护栏、城市过街天桥、市政照明高杆体育馆遮阳蓬、港口、码头、船体、船坞等大面积喷涂锌、铝及其合金涂层，代替传统油漆方法， 实行阴极保护进行长效防腐涂层。热喷涂锌、 铝及其合金涂层典型应用 抗大气腐蚀涂层的应用户外钢铁结构件表面喷涂锌、铝及其合金实行阴极保护，代替传统的刷油漆，大面积防腐工程近年来国内发展迅速。钢结构厂房、钢制集装箱、梁桥、电视铁塔、大楼天线、送变电站、钢制灯杆等户外钢结构，这些钢构件因长期暴露在大气中，受到气候变化和日晒雨淋， 表面迅速氧化， 生成一层三氧化二铁， 严重影响钢结构的强度及使用寿命，为防止钢结构表面的氧化，以往一般都采用油漆或镀锌保护，其防腐年限一般在35 年，因此需要经名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 8 常性进行维修保养， 耗费大量人力物力。 现采用火焰或电弧喷锌、 喷铝工艺加以保护, 防腐年限可达 30 年以上无需保养。 如在锌或铝涂层外再加油漆封闭，其防腐年限更长。钢结构表面只有采用火焰或电弧喷锌、喷铝工艺后, 才能真正起到阳极保护作用， 从而达到钢结构长效防腐之目的，因此国家许多重大工程及市政项目被指定采用该工艺。如：长江三峡永久闸门、上海东方明珠电视塔、杨浦大桥主护杆、 广州市内环高架钢梁、 上海证券大厦钢结构天线、 浦东机场路共同沟爆气管道、上海南桥50 万千瓦变电站等等 , 以确保重大工程的百年大计。抗水腐蚀涂层大型钢制水闸门是水力发电站、水库中控制水位的主要钢结构,它一部分长期浸没水中 , 表面受到微生物侵蚀 ( 如钉蝎的吸附 , 其排泄物呈酸性 ) 。另一部分长期暴露在大气中, 特别是水线部分 , 受到冲浪和水面上漂浮物的冲击，同时又受到涨潮、落潮的影响, 使这部份钢结构表面经常干湿交替, 特别容易生锈，采用火焰或电弧喷锌、喷铝工艺，大大提高了钢闸门的耐蚀性，比原来采用的油漆工艺防腐年限提高56 倍。热喷涂锌、 铝工艺与热镀锌工艺性能比较热镀锌工艺预处理采用酸洗、 磷化工艺 , 工件表面会有酸、 碱液的残余物 , 留下了腐蚀的隐患 , 使热镀锌层容易产生脱落；喷锌、喷铝工艺预处理采用喷砂工艺,故工件表面非常清洁粗糙, 表面喷锌、喷铝后不会产生由内向外的腐蚀, 从而不会产生锈蚀脱落现象。热镀锌工艺有一定的温度, 约 440左右 , 故工件热镀后会产生变形; 而喷锌、喷铝工艺喷涂时的温度很低, 工件表面温度 80, 因此工件不会变形。采用热镀锌工艺 , 工件受镀槽长宽高的限制; 而采用喷锌、喷铝工艺则工件没有限制。采用热镀锌工艺 , 还存在现场修补问题 . 现场安装时焊缝、 装卸、运输过程中的损坏 , 修补只能采用油漆；如采用喷锌、喷铝工艺, 在现场进行修补。由于热镀锌工艺的预处理采用酸洗、磷化, 故工件表面没有粗糙度、涂层结合力较差；而喷锌、喷铝工艺的预处理采用喷砂,Sa2.5 级, 故工件表面有粗糙度, 涂层结合力较好，抗拉强度0.6kgf/ mm2 。热镀锌工艺对水质污染十分严重, 环保问题非常突出 . 所以热喷锌、喷铝工艺应用越来越广泛。航空航天热喷涂在我国始于国防、 军工行业，后来逐步发展到民用产品， 到目前为止，导弹、火箭、卫星、坦克零部件及航空发动机叶片、喷火筒、导弹滑轨等预保护涂层和修复强化涂层。建筑装璜大型塑雕、壁画、喷黄铜、喷青铜、喷铝、喷不锈钢、喷彩色塑料等装饰涂层。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -