熱噴涂技術(shù)概況

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)我國熱噴涂技術(shù)近期發(fā)展概況全國熱噴涂協(xié)作組辦公室（）劉廣海、曾克里、宋希劍摘要本文敘述了熱噴涂技術(shù)（包括設(shè)備、工藝、材料、科研等方面）在我國近期發(fā)展概況及應(yīng)用特點和最新成就，并展望了該技術(shù)的推廣應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：熱噴涂技術(shù)、發(fā)展、前景熱噴涂技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中所發(fā)揮的重大作用，越來越引起人們重視。它作為表面技術(shù)一個重要組成部分，在國家“六五”至“九五”連續(xù)四個五年計劃重點推廣應(yīng)用中取得了顯著成績，獲得了重大經(jīng)濟(jì)效益。目前，無論在設(shè)備、材料、工藝、科研等方面都在迅速發(fā)展與

2、提高。從去年10月在寧波舉行的“第十五屆全國熱噴涂技術(shù)經(jīng)驗交流會”上國內(nèi)外專家的專題報告以及宣讀的論文中可以看出，我國熱噴涂技術(shù)近期發(fā)展的概況及特點是：設(shè)備方面（噴槍）向高能、高速度方向發(fā)展；材料方面向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化方向發(fā)展，以保證多功能高質(zhì)量涂層的需要；工藝方面向機(jī)械化、自動化方向發(fā)展，如計算機(jī)控制、機(jī)械手操作等。下面簡要介紹如下：1. 熱噴涂設(shè)備發(fā)展的新動向近期我國加快了設(shè)備研制和生產(chǎn)步伐，目前已形成了完整的研制和生產(chǎn)體系，除原有的20多個生產(chǎn)單位，單機(jī)品種可達(dá)100多個外，近幾年來超音速噴涂、等離子噴涂、超音速電弧噴涂、冷噴涂、棒材及陶瓷軟線噴涂方面都有很大進(jìn)展，加之引進(jìn)許多國外

3、先進(jìn)設(shè)備，使我國熱噴涂設(shè)備發(fā)展達(dá)到了嶄新階段。1.1 等離子噴涂設(shè)備1.1.1 超音速等離子噴涂設(shè)備國際上高能高速已成為熱噴涂技術(shù)的發(fā)展方向，相繼出現(xiàn)了爆炸噴涂（CD-GmsPrating）、超音速火焰噴涂（HVOF、HVAF）、低壓等離子噴涂（LPPS）、以及超音速等離子噴涂（Plazjet）等技術(shù)。這些技術(shù)都是通過大幅度提高噴涂粒子的速度來獲得高質(zhì)量涂層。但上述設(shè)備都各自有不足之處，由美國Browning公司在1986年末推出的超音速等離子噴涂（Plazjet）具有設(shè)備投資少、材料來源廣、涂層質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點。裝甲兵工程學(xué)院在引進(jìn)美國PJS-80超音速等離子噴涂設(shè)備的基礎(chǔ)上，自

4、主設(shè)計開發(fā)高效能HEPJET超音速等離子噴涂槍，成功地研制了超音速等離子噴涂系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計突破了以提高功率和氣體流量來獲得超音速等離子射流的常規(guī)思路，采用獨創(chuàng)的單陽極拉伐爾噴咀，研制成功了在低功率、低氣體流量條件下的超音速等離子噴槍，較好地解決了剛性射流送粉困難以及等離子噴涂內(nèi)送粉難以克服的堵咀和粘咀問題，減輕了射流的邊界效應(yīng)，保證了超音速射流對噴涂粉末的高效傳熱和熔融效率。用該系統(tǒng)制備的陶瓷涂層在結(jié)合強(qiáng)度、孔隙率、顯微硬度等涂層質(zhì)量方面已達(dá)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。在我國首次把超音速等離子噴涂用于主戰(zhàn)裝備貴重零部件再制造，以及在高溫耐蝕、耐磨損、熱

5、障涂層等方面也發(fā)揮了該噴槍的優(yōu)越性。1.1.2 超低功率、高效等離子噴涂設(shè)備大連海事大學(xué)研制的Plasma-LE15超低功率高效等離子噴涂設(shè)備特點是： （1）充分利用等離子熱能，實現(xiàn)電能消耗為213KW； （2）粉末和用于發(fā)生等離子氣體一同投入噴咀入口，粉末從等離子體發(fā)生點開始被加熱并與等離子氣流方向一致； （3）等離體弧長約60mm（沒有添加粉末時），等離子氣流集中，粉末飛行速度高，涂層組織致密； （4）粉末充分被加熱，噴涂效率高，金屬和碳化物粉末沉積效率可達(dá)80以上； （5）直流電源和氣體控制一體化，能夠方便移動，適合于現(xiàn)場噴涂作業(yè)； （6）由于噴涂小型化可直接噴涂140mm以上內(nèi)表面。1

6、.1.3 水穩(wěn)等離子噴涂設(shè)備在氣穩(wěn)等離子噴涂占據(jù)著領(lǐng)導(dǎo)地位的今天，水穩(wěn)等離子噴涂的出現(xiàn)為人們提供了一種互補(bǔ)的選擇。水穩(wěn)等離子噴涂的優(yōu)點與缺點都較為突出；功率大、運行成本低、噴涂速度高；但結(jié)構(gòu)與工藝過程較為復(fù)雜。在當(dāng)今熱噴涂技術(shù)向大產(chǎn)值、大批量邁進(jìn)的形勢下，這項技術(shù)開始受到更多的重視和應(yīng)用。當(dāng)前工業(yè)上所采用的典型的水穩(wěn)等離子噴涂設(shè)備是捷克布拉格等離子物理研究所指導(dǎo)開發(fā)的PAL160型，其功率可達(dá)120200kW。該系統(tǒng)是由特殊形狀的腔室、旋轉(zhuǎn)冷卻的陽極和自耗石墨陰極構(gòu)成。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)。該過程依靠外層水流來冷卻腔壁，而不必象氣

7、穩(wěn)等等子弧那樣，需要兩套獨立的工藝穩(wěn)弧與冷卻。但水穩(wěn)等離子弧工藝具有弧焰不太穩(wěn)定，電極易腐蝕等缺點。很明顯，氣穩(wěn)等離子弧適用于對噴涂質(zhì)量要求高、噴涂面積小、工藝精細(xì)的作業(yè)，噴涂材料一般較為特殊、價格較昂貴；而水穩(wěn)等離子噴涂則是用于大面積、高速率作業(yè)，尤其適用于批量噴涂氧化物材料，對于大量生產(chǎn)球形粉末材料也是最佳的選擇。目前，主要用來噴涂羅拉件、風(fēng)機(jī)葉片、鍋爐部件等等。最成功的實例當(dāng)屬用于噴涂電弧爐石墨電極；在玻璃工業(yè)中，噴涂ZrSiO4能夠大大延長攪拌器和進(jìn)料器的使用壽命；還有一項典型的應(yīng)用便是生產(chǎn)球形粉末材料，因為它效率極高。我國山西某單位已引進(jìn)了水穩(wěn)等離設(shè)備，并已成功地噴涂了許多重要部件。

8、1.2 高速電弧噴涂裝置粒子速度對涂層質(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。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(yīng)運而生。超音速電弧噴涂其粒子飛行速度可大于380米秒，涂層結(jié)合強(qiáng)度高，孔隙率低。第二炮兵工程學(xué)院、裝甲兵工程學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院表面技術(shù)研究所等單位都相繼研制成功了超音速電弧噴涂和高速電弧噴涂裝置，據(jù)有關(guān)單位測試，現(xiàn)就噴涂純鋁涂層三種噴涂方法的主要性能，列表如下：表1 三種噴涂方法純鋁涂層主要性能涂層性能噴涂方法氣孔率（）結(jié)合強(qiáng)度（PMa）鹽霧試驗涂層硬度氧乙炔絲噴1012較好較好HB32普通電弧噴涂3102040好HV41.

9、2超音速電弧噴涂14060優(yōu)HV60.3從上面三種噴涂方法主要性能對比中可以看出，超音速電弧噴涂由于采用了拉伐爾噴咀，將噴涂粒子速度提高到超音速，改善了粒子霧化效果，提高了涂層質(zhì)量。1.3 超音速火焰噴涂裝置目前從國外引進(jìn)的超音速火焰噴涂裝置（HVOF），（HVAF）設(shè)備，其特點是粒子飛行速度高，涂層結(jié)合強(qiáng)度高，孔隙率低（一般小于1），據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)已從美國、德國、日本等國家進(jìn)口近30臺，這些設(shè)備在航天、航空、冶金、電力等行業(yè)發(fā)揮著重要作用。但是上述進(jìn)口設(shè)備價格昂貴，結(jié)合我國國情第二炮兵工程學(xué)院、西安交大、鐵嶺永興石油機(jī)械有限公司等單位研制成功了適合我國國情的超音速火焰噴涂裝置，其價格

10、只有進(jìn)口的1/21/10。其中第二炮兵工程學(xué)院研制成功了KY-HVOAF多功能超音速火焰噴涂系統(tǒng)，其特點是具有氧氣燃料超音速噴涂（HVOF）和空氣燃料超音速噴涂（HVAF）的雙重功能，能制備性能優(yōu)異的金屬。合金、金屬陶瓷及陶瓷涂層。鐵嶺永興石油機(jī)械廠研制成功的T1-13200CY型超音速火焰噴涂裝置（HVOF），其主要技術(shù)性能指標(biāo)是：火焰溫度3200；涂層結(jié)合強(qiáng)度720kgf/mm2；可噴涂最大厚度10mm；涂層孔隙率1；涂層硬度（碳化鎢）1500（DPH300）；噴涂速率12kg/h。上述二種設(shè)備均已申報專利，并已在國內(nèi)有關(guān)單位應(yīng)用。1.4 CP-1000型高速火焰粉末噴涂槍HVOF高速火焰

11、噴涂裝置除價格昂貴外，且燃料（丙烷、丙烯）不易普及、針對上述情況，結(jié)合我國國情四川長誠熱噴涂技術(shù)公司研制成功了CP-1000型氧-乙炔焰為熱源的高速噴涂槍。由于受到乙炔壓力的限制，目前雖然粒子飛行速度達(dá)不到超音速（該槍粒子飛行速度可達(dá)240m/s），比常規(guī)氧乙炔火焰粉末噴涂粒子飛行速度提高了45倍，可以噴涂金屬及合金粉末材料、Al2O3、Al2O3-TiO2、CO-WC、Ni-Cr/Cr3C3、ZrO2以及聚乙烯、尼龍及熱塑材料。特別是該槍能噴涂NiCr/Cr3C2等粉末材料，目前已在國內(nèi)20多個電廠鍋爐“四管”上現(xiàn)場噴涂得到了成功應(yīng)用。1.5 D2-5000型高能火焰噴涂裝置由中國農(nóng)機(jī)院表面

12、技術(shù)研究所自行設(shè)計并研制成功的D2-5000型高能火焰粉末噴涂系統(tǒng)，其特點是高速噴咀，最高能量可達(dá)26.250kcal/h，長時間工作不發(fā)熱、不回火，并配以高精度送粉器，采用沸騰床原理，送粉精度高（5），送粉穩(wěn)定性好，可送粒度在5m以上的各種陶瓷、金屬、塑料等粉末。送粉率達(dá)0.5kg/h-15kg/h。該槍的研制成功，將有益于氧乙炔火焰粉末噴涂技術(shù)發(fā)展。1.6 大功率燃?xì)饣鹧嬷厝垩b置火焰噴涂噴焊技術(shù)在維修和強(qiáng)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(qiáng)度，適合于要求結(jié)合強(qiáng)度高的工況條件下工作的工件。目前國內(nèi)所生產(chǎn)的重熔槍由于功率小，可以滿足小型工件噴焊強(qiáng)化要求。隨著工業(yè)的

13、發(fā)展特別是冶金行業(yè)要求噴焊強(qiáng)化的工件，越來越大，如連鑄機(jī)的拉矯輥、輸送輥、校直輥等等，要求噴焊的輥的直徑可達(dá)到400mm，國內(nèi)的重熔槍顯得力不從心。為了解決這個問題，國內(nèi)已有人采用爐熔的工藝進(jìn)行重熔強(qiáng)化處理。這個技術(shù)也是行之有效的，但它需要一個龐大的爐子，處理工件的大小受到了一定的限制，另外，已有人采用高頻重熔技術(shù)，該技術(shù)要求比較嚴(yán)格，并需要一臺較貴的高頻電源，上述兩項工藝仍在繼續(xù)應(yīng)用。利用燃?xì)馊紵臒崮軄碇厝鄞笮凸ぜ砻嫱繉右恢笔侨藗兊脑竿?，因為燃?xì)赓Y源豐富，設(shè)備簡單，操作方便。為了達(dá)到人們這一愿望，廣州有色金屬研究院在工業(yè)用的燃燒器的基礎(chǔ)上，研制出一臺具有較大功率的燃?xì)饣鹧嬷厝垩b置，它利用

14、的燃?xì)鉃橐胰不虮眠@臺裝置，對校直輥和拉矯輥等許多輥類進(jìn)行了重熔處理，證明了這臺裝置安全可靠。1.7 棒材及軟線噴涂設(shè)備1.7.1 棒材噴涂設(shè)備盡管等離子噴涂能噴涂各種高熔點的陶瓷及金屬氧化物材料，制備高性能涂層，但由于等離子噴涂系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜卻投資費用大，又不宜現(xiàn)場施工，為了彌補(bǔ)上述不足，上海瑞法噴涂機(jī)械有限公司研制成功了陶瓷棒材噴涂設(shè)備，現(xiàn)已推向市場，為我國棒材噴涂技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。1.7.2 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(jìn)行熱噴涂的技術(shù)。它是一種萬能、強(qiáng)力、高速熱噴涂系統(tǒng)。軟線熱噴涂系統(tǒng)是法國SNMI公司發(fā)明創(chuàng)造的。十年前通過中俄熱噴涂企業(yè)引進(jìn)到我國，在我

15、國還是鮮為人知的新技術(shù)。經(jīng)過十余年使用、開發(fā)、研究、推廣已開始在我國使用。軟線熱噴涂技術(shù)在涂層性能、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、適用性較粉末噴涂技術(shù)有顯著提高，達(dá)到了中等等離子噴涂的水平。軟線熱噴涂技術(shù)是中國發(fā)展陶瓷熱噴涂技術(shù)和熱噴涂材料技術(shù)的發(fā)展方向，是熱噴涂技術(shù)的新發(fā)展、新進(jìn)步。近期黑龍江、河北、安徽、廣東等地引進(jìn)了軟線噴涂設(shè)備達(dá)10余臺正在為紡織、石化、冶金等行業(yè)服務(wù)。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”。噴涂材料性能、質(zhì)量、品種是衡量涂層質(zhì)量的重要水準(zhǔn)之一，也是影響經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。我國目前已有40多個生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)百余品種噴涂材料，基本上能滿足國內(nèi)市場需求。隨著熱噴涂技術(shù)

16、的發(fā)展與提高，在原有的品種不斷改進(jìn)提高的基礎(chǔ)上，為擴(kuò)大熱噴涂技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，近期有以下新材料研制成功。2.1 粉末材料2.1.1 大顆粒球形納米陶瓷粉末陶瓷的脆性一直是困擾科學(xué)界難題，熱噴涂陶瓷涂層也是基于脆性和內(nèi)裂紋而失效的。然而當(dāng)陶瓷材料具有納米結(jié)構(gòu)時，其晶界大大增加，并且可以滑動，內(nèi)裂紋減少，裂紋擴(kuò)展能力增強(qiáng)；同時納米涂層不具有層狀結(jié)構(gòu)，在使用服役過程中，不會以層狀形式剝落，從而壽命大大延長。國內(nèi)外研究實驗表明：小于100nm的納米粉末不能直接用來進(jìn)行熱噴涂。因為常規(guī)納米粉末的流動性極差，無法輸入等離子中或高速火焰中，即使能勉強(qiáng)送進(jìn)去一些，這些質(zhì)量極小的小顆粒難以進(jìn)入粘性等離子中，另外，由

17、于常規(guī)納米粉末具有比表面積大和單個顆粒質(zhì)量小的特點，在熱噴涂時物理、化學(xué)性能會發(fā)生改變，結(jié)果是涂層質(zhì)量很差。由中南大學(xué)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10100m，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。目前，該公司能生產(chǎn)1145m、4590m兩種規(guī)格：Al2O3/TiO2、ZrO2/Y2O3、WC/Co、Cr3C2/NiCr四個系列二十多種大顆粒球形納米陶瓷粉末，廣泛應(yīng)用于耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化的航

18、空航天、電力、汽車、化工、機(jī)械等行業(yè)。2.1.2 納米鋁粉包覆型的復(fù)合型鎳鋁涂層材料眾所周知鎳包鋁或鋁包鎳粉，是一種放熱噴涂層材料。傳統(tǒng)的鎳包鋁粉末是一種包覆型復(fù)合粉末，其后發(fā)展的鋁包鎳粉末則是一種非包覆型粉末復(fù)合粉末。相比之下，后者顯示出較好的特性，如涂層結(jié)合強(qiáng)度較高、噴涂工藝性較好（噴涂煙霧少、焰流集中）。鋁包鎳粉受熱到一定溫度后，組元間發(fā)生強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，從而對工件基體和噴涂材料熔滴進(jìn)行充分加熱，使熔滴能與基體表面的熔融薄層實現(xiàn)微冶金結(jié)合，得到較高的結(jié)合力；同時噴涂后涂層表面粗糙，提供了一個理想的可以連接其它噴涂材料的表面。因而鎳鋁涂層不僅用作工作層，更多地用作許多材料的粘結(jié)底層。這使得

19、它在熱噴涂行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用市場與前景。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(fù)合粉末?！熬盼濉逼陂g該院承擔(dān)了軍工國家攻關(guān)項目“納米級鋁粉”的研制，進(jìn)而研制成功了納米鋁粉包復(fù)的鎳鋁復(fù)合型“噴涂材料”。該院采用PVC法制備平均粒徑為7030m納米鋁粉并表面鈍化處理后生產(chǎn)的納米鋁粉復(fù)型復(fù)合粉，其特點是：粉末顆粒包復(fù)形態(tài)均勻、完整；粉末流動性好19s/50g；燃燒特性優(yōu)越，放熱量適中；涂層組織均勻，孔隙率低，結(jié)合強(qiáng)度高，明顯高于國產(chǎn)微米級鋁包鎳涂層?，F(xiàn)已用于軍工，有關(guān)工業(yè)部門10余噸，取得了重大經(jīng)濟(jì)效益。2.1.3 TiB2和Al2O3/TiB2粉末材料上?？铺滦吞沾杉夹g(shù)有限

20、公司，采用自蔓延高溫合成（SHS）法生產(chǎn)的TiB2粉末與傳統(tǒng)碳熱法（Carbothemic）相比純度高、粒度細(xì)、比表面大、活性高、無碳污染。新型TiB2陶瓷材料不僅耐磨、耐腐蝕、耐高溫，還具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、高溫抗氧化等特殊性，且比重輕，可廣泛用于航天、航空、軍備、機(jī)械、冶金、石化等各部門，特別是鋁電解槽最好的陰極涂層材料。該公司采用同樣方法生產(chǎn)的Al2O3/TiB2粉末，由于與Al2O3復(fù)合后，大大提高了Al2O3的耐磨性和抗高溫性，改善了其脆性提高了抗彎強(qiáng)度和耐熱沖擊性，應(yīng)用十分廣泛。上述二種材料，在耐熔融金屬（鋅、鋁）腐蝕方面將有更廣闊的應(yīng)用前景。2.1.4 NiCr/Cr3C2粉末材料

21、Ni-Cr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11001400才遭受嚴(yán)重氧化。而且Cr3C2的常溫硬度和熱硬度都相當(dāng)高，與Ni、Co等金屬濕潤性好，耐蝕優(yōu)良，因此，是性能優(yōu)異的抗高溫氧化、磨損和沖蝕材料。用耐熱鎳鉻合金作粘結(jié)相的NiCr/Cr3C2復(fù)合粉末材料是航空發(fā)動機(jī)、連鑄機(jī)軋輥、電廠鍋爐“四管”的較好噴涂材料。北京礦冶研究總院、湖南先導(dǎo)等離子粉末公司等單位先后研制成功并批量生產(chǎn)復(fù)合型及燒結(jié)型NiOr/Cr3C2粉末材料，現(xiàn)已在航空、冶金、電力等方面廣泛應(yīng)用。2.1.5 MCrAlY涂層材料熱障涂層的性能及壽命，不但取決于表面隔

22、熱層的抗熱震性，抗顆粒沖刷及隔熱性，同時也取決于粘結(jié)底層的抗氧化性，抗腐蝕性以及粘結(jié)底層與基體和隔熱層的粘結(jié)性能。粘結(jié)底層本身通常就是抗高溫氧化、抗腐蝕涂層，在發(fā)動機(jī)葉片上也單獨使用這種涂層。目前受到關(guān)注的是MCrAlY涂層（其中M代表Ni、Co、Fe其中一種）。80年代初美國人首先將這種材料噴涂于燃汽輪機(jī)葉片和動葉片，其涂層的保護(hù)期達(dá)40000小時以上，之后諸多噴涂廠家相繼使用。我國噴涂行業(yè)所使用的MCrAlY材料以前大部分是進(jìn)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(fù)型和燒結(jié)型的Ni(Co)CrAlY復(fù)合粉末材料，可在大氣氣氛中進(jìn)行等離子噴涂，其涂層性能具有自粘結(jié)性

23、。結(jié)合力強(qiáng)、抗氧化、抗沖蝕性較好，可以取代部分進(jìn)口材料。2.2 熱噴涂絲材電弧線材噴涂是一種傳統(tǒng)的噴涂工藝，過去由于絲材品種較少，在應(yīng)用上受到了一定限制，進(jìn)入90年代以來，因其在電源、送絲系統(tǒng)、噴槍、工藝、材料、應(yīng)用等方面出現(xiàn)了突破性進(jìn)展。在涂層結(jié)合強(qiáng)度、孔隙率、氧化物含量、沉積效率、噴涂材料選擇、系統(tǒng)成本、運行成本等方面，相對火焰粉末噴涂、火焰絲噴、以及等離子噴涂、超音速噴涂（某些特定領(lǐng)域）具有相當(dāng)優(yōu)勢，這些都?xì)w功于絲材品種增加、性能提高的結(jié)果。2.2.1 粉芯絲材以往噴涂所用的絲材多為實芯的純金屬絲及合金絲，近年來國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了大量的，多品種的粉芯絲材。所謂粉芯材料，就是各種合金皮、純金

24、屬皮包裹著各種單一金屬及合金粉末，根據(jù)涂層需要，成份比例均可調(diào)整，目前生產(chǎn)廠家較多，市場上常見的有：低碳馬氏體、7Cr13、NiCr/Cr3C2、Ni/Al、Ni-Cr-Ti等多種粉芯絲，同時也有從俄羅斯引進(jìn)的系列粉芯絲可供噴涂選擇。這里僅舉鐵基NiCr/Cr3C2粉芯絲材為例，其Cr3C2含量35左右，經(jīng)有關(guān)單位測試電弧噴涂層性能：結(jié)合強(qiáng)度60MPa；涂層顯微硬度（換算成HRC）60；涂層抗熱震性800，經(jīng)10次熱沖擊無變化表2 NiCr/Cr3C2粉芯材料涂層與相關(guān)材料比較涂層性能材料名稱性能（750250小時，增重mg/cm3）NiCr/Cr3C2粉芯材料涂層6.3mg102鍋爐鋼200

25、mg45CT 60050小時10mgHVOF噴涂NiCr/Cr3C2涂層（25/75）0.6mg從上表可以看出，NiCr/Cr3C2粉芯絲噴涂電廠鍋爐管道其涂層性能僅次于HVOF法，但HVOF價格昂貴，又不易于現(xiàn)場操作，粉芯絲材應(yīng)用前景廣闊，特別是近期推出的JCW-T電弧噴涂粉芯絲材，外皮為低碳鋼帶粉芯為TiB2-Al2O3復(fù)合陶瓷，其噴涂層硬度達(dá)57.5HR30N，涂層中含Al2O3和TiB2陶瓷相，目前該絲已申報專利，可用于高溫耐磨，特別是沖蝕嚴(yán)重的零部件，如鍋爐管壁、風(fēng)機(jī)葉片等。2.2.2 Ni-Cr-Ti合金絲高溫腐蝕磨損一直是工業(yè)鍋爐普遍存在問題，給生產(chǎn)帶來危害極大。僅以火力發(fā)電廠為

26、例，燃煤鍋爐是重要的能量轉(zhuǎn)換裝置。有專家預(yù)測到2050年，我國燃煤鍋爐仍占50。燃煤鍋爐“四管”（水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器）對流受熱面受高溫?zé)煔庵酗w灰的沖擊磨損，高溫氧化和含硫介質(zhì)高溫腐蝕作用，使“四管”壁減薄，經(jīng)常發(fā)生“四管”爆裂事故，造成電廠非計劃停爐，據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，在電廠鍋爐事故中“四管”爆裂事故占4060，美國TAFA公司推出的45CT合金絲（Cr43%，Ti4%，Ni余量），用于鍋爐“四管”噴涂其壽命可達(dá)810年（三年為一個大修期），是理想的耐高溫腐蝕噴涂材料，但因價格昂貴，不易推廣。結(jié)合我國國情，北京有色金屬研究總院等單位，近期研制成功了相當(dāng)于45CT的涂層材料，可供電弧噴

27、涂，價格僅為進(jìn)口的1/3，有廣泛的推廣應(yīng)用價值。2.2.3 Ni/Al合金絲先期北京有色研究總院研制成的用于電弧噴涂的打底絲為Al/Ni粉芯絲，隨著電弧噴涂技術(shù)的迅速發(fā)展的需要，該院近期推出了Ni/Al合金電弧噴涂打底絲，該絲性能優(yōu)異，應(yīng)用效果好。2.2.4 85/15鋅鋁合金絲隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在戶外服役的大型鋼鐵結(jié)構(gòu)件如：鐵塔、橋梁、水閘門、地下電纜支架等，都需要長效防護(hù)。傳統(tǒng)的防腐方法就是涂刷油漆或各種防腐涂料，其耐蝕年限低，已經(jīng)不能滿足長效防護(hù)的要求。近年來，采用電弧噴涂或氧乙炔火焰絲噴，噴涂鋅、鋁涂層對鋼鐵結(jié)構(gòu)件進(jìn)行長效防護(hù)已經(jīng)列入國家標(biāo)準(zhǔn)并應(yīng)用到許多重大工程中。鋅、鋁涂層有其

28、各自優(yōu)點，其防腐年限最高可達(dá)4060年。近期國外出現(xiàn)了85/15鋅鋁合金絲（即鋅鋁=8515），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鋅鋁合金絲。并用于生產(chǎn)實踐，85/15鋅鋁合金涂層的特點：（1）85/15鋅鋁合金涂層氣孔率很小，具有快速自然封孔；（2）因較高的電化學(xué)勢位差而具有持續(xù)的犧牲容量，能與鋅絲相匹敵；（3）鋁基降低鋅溶解，延長防護(hù)年限；（4）從技術(shù)和審美角度看，85/15鋅鋁合金涂層可不用封孔，厚度可比純鋅涂層要求的小，比純鋁涂層要求的更??；（5）85/15鋅鋁合金涂層在氯化鈉或二氧

29、化硫的大氣環(huán)境下和地下防腐方面性能優(yōu)良。該合金的推出將大大推動我國鋼鐵結(jié)構(gòu)件表面長效防護(hù)涂層工程的進(jìn)展。2.3 陶瓷棒材及軟線噴涂材料陶瓷棒材60年代我國就進(jìn)行過噴涂，但受到了材料品種和設(shè)備性能的限制，一直未發(fā)展起來；軟線噴涂是一種新技術(shù)，近期國內(nèi)引進(jìn)了設(shè)備和材料，發(fā)展很快。2.3.1 陶瓷棒材隨著引進(jìn)國外先進(jìn)的棒材噴涂槍和國內(nèi)研制成功了新型棒材噴涂槍，目前這項技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展很快，原引進(jìn)美國NORTON公司陶瓷棒價格昂貴，不易推廣，近期安徽舒玉特陶公司、廣東順德科威熱噴涂陶瓷材料有限公司相繼研制成功并能生產(chǎn)Al2O3、TiO2、Al2O3/TiO2、Cr2O3、Cr3C2等各種陶瓷或復(fù)合陶瓷棒

30、材，價格僅為進(jìn)口的1/2，這些棒材的研制成功，將會推動我國棒材噴涂技術(shù)的發(fā)展。2.3.2 軟線噴涂材料過去耐高溫材料大多使用不銹鋼為主的各種金屬材料，耐高溫性能一般在1000以下，當(dāng)噴氣發(fā)動機(jī)、火箭、核能工業(yè)機(jī)械零件需要隨1000以上的高溫材料時，則要求產(chǎn)生一種能取代金屬能夠承受更高溫度的新型材料。法國SNMI公司從耐熱材料開始，研制成功了不但耐高溫、耐磨損、耐腐蝕而且有優(yōu)異加工性能的高技術(shù)陶瓷涂層材料，把其制成柔性軟線進(jìn)行熱噴涂，使其在元器件表面上制備一層高技術(shù)陶瓷涂層，來滿足元器件的性能要求。耐磨性比金屬高20倍，而且可以在2842高溫下工作。現(xiàn)在SNMI軟線技術(shù)已從陶瓷噴涂材料發(fā)展到覆蓋

31、所有熱噴涂領(lǐng)域所需要的材料，成為一個較為完整的新體系。由于軟線纏繞在卷筒上每筒線長可達(dá)300米，因此可以連續(xù)送進(jìn)實實現(xiàn)自動化。克服了陶瓷棒短不能連續(xù)送進(jìn)的缺點。軟線是一種柔性材料不易折斷，使用、運輸、儲存都很方便，這是陶瓷棒不可比的。同等離子設(shè)備比較，購入、安裝、調(diào)式、使用、移動、管理都比較方便，不需要水、電及活性氣體等；在工廠內(nèi)就可以保養(yǎng)維修，不需要另外的技術(shù)支援。軟線系統(tǒng)操作簡單，從點火到運轉(zhuǎn)，開始到停止是瞬間的易于控制。軟線系統(tǒng)不易磨損，堅固耐用、壽命長。軟線噴涂的應(yīng)用，解決了火焰粉末噴涂陶瓷涂層不能解決的問題。3. 當(dāng)前我國熱噴涂技術(shù)發(fā)展趨勢及特點腐蝕和磨損是造成材料和零部件失效的主要

32、原因，據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，發(fā)達(dá)國家每年由于磨損和腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的45，全世界每年生產(chǎn)的鋼材約1/10將變成鐵銹。我國每年腐蝕、磨損造成的損失已達(dá)幾仟億元。所以熱噴涂技術(shù)的推廣應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中越來越顯得重要。當(dāng)前，我國熱噴涂技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個嶄新階段，其噴涂工藝已從氧乙炔火焰金屬粉末噴涂（焊）為主向高能、高速度先進(jìn)設(shè)備方向發(fā)展；應(yīng)用范圍已從舊修利廢為主向新產(chǎn)品預(yù)保護(hù)和強(qiáng)化方向發(fā)展。3.1 幾種新工藝技術(shù)的應(yīng)用（1）爆炸噴涂、超音速噴涂（HVOF、HVAF）噴涂連鑄機(jī)軋輥和爐底輥。采用上述兩種工藝，上海、江蘇、廣東、山東、四川、湖北等地已經(jīng)成功噴涂了連鑄機(jī)軋輥和爐底輥，噴涂

33、NiCr/Cr3C2涂層和Al2O3、ZrO2陶瓷涂層取得了良好效果，已有許多成功實例。（2）采用激光重熔、高頻感應(yīng)重熔、電子束重熔、大功率火焰重熔、爐中重熔工藝，已在伐門、石油行業(yè)各種柱塞，連鑄機(jī)低溫段各種軋輥（如1450軋機(jī)輸送輥）廣泛應(yīng)用，克服了以往的氧乙炔火焰重熔功率低、易變形等缺，保證了涂層質(zhì)量，采用高頻重熔技術(shù)生產(chǎn)的石油光桿已出口國外。（3）電弧噴涂Ni-Cr-Ti（45CT）、NiCr/Cr3C2 、Ni70/Cr30涂層已在電廠鍋爐對流受熱面上廣泛應(yīng)用，目前國內(nèi)已有30多個電廠鍋爐對流受熱面上廣泛應(yīng)用，獲得了較好效果。（4）電弧及其它噴涂方法，噴涂304L、316L不銹鋼材料、

34、哈氏合金高耐蝕材料已在食品、化工容器中廣泛應(yīng)用，取代整體制作不銹容器，效果很好。（5）超音速等離子噴涂已在軍工及國防工業(yè)中發(fā)揮了重要作用。（6）引進(jìn)的HVOF、HVAF以及高能等離子噴涂設(shè)備正在攻克鋼廠結(jié)晶管。（7）TiB2、Al2O3/TiB2涂層正在攻克電介槽節(jié)能課題，同時也在攻克熔融金屬腐蝕問題。（8）棒材及陶瓷軟線噴涂，正在為現(xiàn)場噴涂陶瓷及合金涂層服務(wù)，解決了一部分等離子，超音速現(xiàn)場不能噴涂的問題。（9）鋅、鋁及其合金大面積長效防護(hù)涂層，已在國內(nèi)重大工程中應(yīng)用，如新建的長江大橋水閘門、大型管道、煤礦井筒等大型工程應(yīng)用已百余例。（10）冷噴涂技術(shù)正在興起。冷噴涂技術(shù)（CGDS或HVPC簡

35、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(yīng)用上已經(jīng)得到世界各國科學(xué)界工業(yè)界重視。冷噴涂技術(shù)是一項即經(jīng)濟(jì)又實用的噴涂技術(shù)，用于材料的表面涂層可以改善和提高材料的表面特性，如：耐磨性、耐腐蝕性和材料的機(jī)械性能等，最終提高產(chǎn)品的質(zhì)量。冷噴涂可以實現(xiàn)低溫狀態(tài)下的金屬涂層沉積，形成的涂層殘余應(yīng)力低，可制備厚涂層，涂層厚度可達(dá)到毫米級。該工藝對粉末顆粒無熱影響，無氧化，制備的涂層性質(zhì)基本上與原料性質(zhì)相同。目前的研究表明冷噴涂可以實現(xiàn)包括金屬Al、Zn、Cu、Ni、Ca、Ti、Ag、

36、Co、Fe、Nb、NiCr合金、高熔點Mo、Ta以及高硬度的金屬陶瓷Cr3C2-25NiCr、WC-21Co等涂層的制備，可沉積涂層的材料包括大部分金屬涂層、金屬陶瓷涂層、有機(jī)涂層以及納米材料涂層等，是對熱噴涂技術(shù)的良好補(bǔ)充和擴(kuò)展。目前我國已引進(jìn)了冷噴涂設(shè)備，中國科學(xué)院沈陽金屬研究所、西安交大等單位在應(yīng)用方面的研究已做了大量工作，不久將會在國內(nèi)達(dá)到實用階段。3.2 目前國內(nèi)熱噴涂技術(shù)發(fā)展趨勢及特點我國熱噴涂技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀無論從材料、設(shè)備、工藝、科研都提高很快，但與先進(jìn)國家相比還有一定差距，但就發(fā)展趨勢和應(yīng)用方面的特點與國外比也是相吻和的，下面現(xiàn)就世界熱噴涂產(chǎn)值所占份額及工藝應(yīng)用的主要領(lǐng)域及典型件

37、表中可以看出，我國近期的趨勢和特點。熱噴涂鋁、鋅及其合金長效防護(hù)復(fù)合涂層的性能及應(yīng)用北京瑞達(dá)安噴涂技術(shù)開發(fā)中心總工程師（原全國熱噴涂協(xié)會秘書長）教授級高級工程師劉廣海由于鋼鐵結(jié)構(gòu)件長期處在各種氣氛（包括海洋、工業(yè)城市、田野、礦井）、不同水質(zhì)（海水、淡水）的浸漬和不同的浸蝕環(huán)境中，均受不同程度的腐蝕而失效。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(shè)備因腐蝕而失效。工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，每年由于金屬腐蝕所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的24，我國這方面的經(jīng)濟(jì)損失每年也達(dá)數(shù)千億元。熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層，外加封閉處理，就可以制備長效防護(hù)復(fù)合涂層。有效防護(hù)期一般可達(dá)2

38、030年，最長有效記錄國外已有60年之久的記錄。隨著我國熱噴涂技術(shù)的發(fā)展與提高，鋅、鋁及其合金涂層將逐漸取代了傳統(tǒng)的刷油漆工藝。該項技術(shù)已在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，且應(yīng)用前景廣闊。1. 鋅、鋁及其合金涂層的防護(hù)機(jī)理1.1 鋅、鋁涂層腐蝕速率研究表明，鋼鐵件在大氣和水介質(zhì)中由于電化學(xué)腐蝕原因，在沒有保護(hù)的情況下，碳鋼的平均腐蝕速率比鋅高520倍，比鋁高40100倍。采用普通的油漆防護(hù)時，由于漆膜與鋼鐵基體的粘附強(qiáng)度低，耐沖刷和顆粒磨損能力低，使用過程中老化變質(zhì)等原因，往往容易造成局涂層脫落、損壞，而使鋼鐵基體銹蝕，導(dǎo)致油漆層大面積起泡脫落，致使短期內(nèi)防護(hù)失效。圖1 碳

39、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（m/年）鄉(xiāng)村大氣城市大氣工業(yè)大氣海洋大氣碳鋼46523712617526104鋅0.232162160.58鋁00.1110.40.6表1 碳鋼、鋅和鋁在各種大氣中的腐蝕速率1.2 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(hù)作用。一方面，可以象涂料那樣（尤其是經(jīng)過封閉處理的涂層）起著物理覆蓋作用，將鋼鐵與水和空氣等腐蝕介質(zhì)隔離開來，從而起到防護(hù)作用。另一方面，由于鋅和鋁的電化學(xué)性能比較活潑，電極電位比鐵低，在這個腐蝕電池中，鋅或鋁是負(fù)極，鐵則為正極，鋅、鋁失去電子，變成離子進(jìn)入電

40、介質(zhì)溶液中而被腐蝕，其自由電子流向鋼鐵，使鋼鐵極化而受到保護(hù)。由于熱噴涂時鋅或鋁呈熔融液滴噴射到經(jīng)過糙化處理的鋼鐵表面上，熔滴有較大的熱能，獲得比有機(jī)涂層更牢固的結(jié)合強(qiáng)度，而且耐磨不會老化，因而具有更長的保護(hù)周期。鋁是一種活性很強(qiáng)的金屬，很容易與氧結(jié)合，生成一層致密、堅硬的氧化保護(hù)層，有效地防止鋁涂層進(jìn)一步氧化。而且噴涂過程中，鋁變成負(fù)電性更強(qiáng)的活化狀態(tài)，能更好地對鋼鐵基體起陰極保護(hù)作用。圖2 噴涂鋁的活化現(xiàn)象由于噴涂層存在一定孔隙，因此噴涂后采用低粘度涂料，對涂層進(jìn)行封孔處理并加一、二道面漆，成為以金屬為基礎(chǔ)的復(fù)合涂層，將進(jìn)一步顯著提高涂層防蝕能力，延長防護(hù)周期。1.3 鋅、鋁、及合金（鋅/

41、鋁）涂層的比較1.3.1 鋅、鋁涂層的比較噴鋅涂層是國外應(yīng)用最早的一種陰極保護(hù)涂層，60年代以前長效防護(hù)大部分采用噴鋅涂層。但是由于：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(dá)到長效防腐目的，噴鋅涂層應(yīng)有一定厚度；鋅的密度（7.0g /cm3），比鋁（2.7g /cm3）高2.6倍，因此噴涂相同厚度的涂層，鋅的消耗量是鋁的2.6倍，國外資料報導(dǎo)，噴涂等效涂層厚度的情況下，鋅比鋁貴一倍；噴鋅所形成的 ZnO粉塵對人體呼吸道有害；噴鋅時由于空氣中CO含量不足，不能形成ZnCO3保護(hù)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

42、；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(hù)膜的穩(wěn)定性，使鋅涂層腐蝕率加快。我國南方幾個城市雨水的pH值列表如下：城市上海蘇州常州南昌福州廣州桂林貴陽雨水酸度（pH）4.03.84.53.74.83.84.23.7表2 我國南方幾個城市雨水的酸性化圖3 溶液pH值對Zn、Al、Fe腐蝕速率影響隨著新型電弧線材噴鋁技術(shù)的發(fā)展，目前國際上大型鋼鐵構(gòu)件長效防護(hù)涂層，噴鋅涂層除繼續(xù)在鄉(xiāng)村大氣、淡水、和偏堿性氣氛中使用外，正在逐漸被噴鋁涂層所代替。噴鋅、噴鋁涂層腐蝕速率與其使用環(huán)境介質(zhì)pH值密切相關(guān)。一般情況下，噴鋅涂層用于弱堿性條件下，如圖3所示。我國南方各主要城

43、市的雨水普遍呈弱酸性，顯然選擇噴鋁為好。僅以我國上海地區(qū)為例，據(jù)80年代初統(tǒng)計，酸性降雨的pH值甚至低到3.92。上海地區(qū)雨水污染見表3(mg/L)SO-4Cl-NO-3NH-4H+198112.49.641.632.92198216.93.741.271.994.23表3 上海地區(qū)雨水污染情況1.3.2 鋅/鋁（85/15）涂層的特性隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在戶外服役的大型鋼鐵結(jié)構(gòu)件如：鐵塔、橋梁、水閘門、地下電纜支架等，都需要長效防護(hù)。近年來，采用電弧噴涂或氧乙炔火焰絲噴，噴涂鋅、鋁涂層對鋼鐵結(jié)構(gòu)件進(jìn)行長效防護(hù)已經(jīng)列入國家標(biāo)準(zhǔn)并應(yīng)用到許多重大工程中。近期國外出現(xiàn)了85/15鋅鋁合金絲（即鋅

44、鋁8515），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。并用于生產(chǎn)實踐，85/15鋅鋁合金涂層的特點： （1）85/15鋅鋁合金涂層氣孔率很小，具有快速自然封孔； （2）因較高的電化學(xué)勢位差而具有持續(xù)的犧牲容量，能與鋅絲相匹敵； （3）鋁基降低鋅溶解，延長防護(hù)年限； （4）從技術(shù)和審美角度看，85/15鋅鋁合金涂層可不用封孔，厚度可比純鋅涂層要求的小，比純鋁涂層要求的更?。?（5）85/15鋅鋁合金涂層在氯化鈉或二氧化硫的大氣環(huán)境下和地下防腐方面性能優(yōu)良。該合金的推出將大

45、大推動我國鋼鐵結(jié)構(gòu)件表面長效防護(hù)涂層工程的進(jìn)展。2. 電弧線材噴涂技術(shù)的發(fā)展與提高熱噴涂鋅、鋁涂層，傳統(tǒng)的噴涂工藝是氧乙炔火焰絲材噴和電弧絲材噴涂，其電弧噴涂技術(shù)發(fā)展具有兩大特點：一是噴涂粒子速度的提高，二是噴涂絲材品種的增加和性能的改善，使這個傳統(tǒng)的噴涂工藝獲得了新生并發(fā)展壯大。2.1. 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。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(yīng)運而生。超音速電弧噴涂其粒子飛行速度可大于380米秒，涂層結(jié)合強(qiáng)度高，孔隙率低。目前國內(nèi)已研制成功了超音速電弧噴涂和高速電弧噴涂裝置，據(jù)

46、有關(guān)單位測試，現(xiàn)就噴涂純鋁涂層三種噴涂方法的主要性能，列表如下：涂層性能噴涂方法氣孔率（）結(jié)合強(qiáng)度（PMa）鹽霧試驗涂層硬度氧乙炔絲噴1012較好較好HB32普通電弧噴涂3102040好HV41.2超音速電弧噴涂14060優(yōu)HV60.3表4 三種噴涂方法純鋁涂層主要性能從上面三種噴涂方法主要性能對比中可以看出，超音速電弧噴涂由于采用了拉伐爾噴咀，將噴涂粒子速度提高到超音速，改善了粒子霧化效果，提高了涂層質(zhì)量。2.2 噴涂絲材品種的增加進(jìn)一步擴(kuò)大了應(yīng)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(hù)提高到了一個新水平。3. 鋅、鋁、及合金（鋅/鋁）長效防護(hù)涂層結(jié)構(gòu)及應(yīng)用導(dǎo)則根據(jù)國標(biāo)的有

47、關(guān)規(guī)定，長期在戶外服役的鋼鐵結(jié)構(gòu)件，其長效防護(hù)鋅、鋁、及合金（鋅/鋁）涂層可以按下表中的數(shù)據(jù)選擇應(yīng)用3.1 非污染內(nèi)陸大氣戶外使用的涂層結(jié)構(gòu)及應(yīng)用導(dǎo)則第一次維修壽命1）涂層類型2）標(biāo)號總厚度3），m很長（20年以上）噴鋁Al160160噴鋅Zn160160噴鋁+封閉Al120LF120噴鋅+封閉Zn160LF160長（1020年）噴鋁Al120120噴鋅Zn120120噴鋅+封閉Zn120LF120噴鋁+封閉+涂裝Al120QA120+(30100)噴鋅+封閉+涂裝Zn120QA120+(30100)注：1）涂層首次大修時間2）涂層施加方案3）最小局部厚度表4 非污染內(nèi)陸大氣戶外使用的涂層3.

48、2 污染內(nèi)陸大氣戶外使用的涂層結(jié)構(gòu)及應(yīng)用導(dǎo)則第一次維修壽命1）涂層類型2）標(biāo)號總厚度3），m很長（20年以上）噴鋁Al160160噴鋅Zn300300噴鋁+封閉Al160LF160噴鋅+封閉Zn160LF160長（1020年）噴鋁Al120120噴鋅Zn160160噴鋁+封閉Al120LF120噴鋅+封閉Zn120LF120噴鋁+封閉+涂裝Al120QB120+(30100)噴鋅+封閉+涂裝Zn120QB120+(30100)中長（510年）噴鋅Zn120120注：1）涂層首次大修時間2）涂層施加方案3）最小局部厚度表5 污染內(nèi)陸大氣戶外使用的涂層3.3 污染海洋大氣戶外使用的涂層結(jié)構(gòu)及應(yīng)用導(dǎo)

49、則第一次維修壽命1）涂層類型2）標(biāo)號總厚度3），m很長（20年以上）噴鋁Al160160噴鋅Zn300300噴鋁+封閉Al160LF160噴鋅+封閉Zn160LF160長（1020年）噴鋅Zn160160噴鋁+封閉Al120LF120噴鋅+封閉Zn120LF120噴鋁+封閉+涂裝Al120QA120+(30100)噴鋅+封閉+涂裝Zn120QA120+(30100)中長（510年）噴鋅Zn120120注：1）涂層首次大修時間2）涂層施加方案3）最小局部厚度表6 非污染海洋大氣戶外使用的涂層3.4污染海洋大氣戶外使用的涂層結(jié)構(gòu)及應(yīng)用導(dǎo)則第一次維修壽命1）涂層類型2）標(biāo)號總厚度3），m很長（20年

50、以上）噴鋁Al300300噴鋅Zn400400噴鋁+封閉Al160LF160噴鋅+封閉Zn300LF300長（1020年）噴鋁Al160160噴鋅Zn300300噴鋁+封閉Al120LF120噴鋅+封閉Zn160LF160噴鋁+封閉+涂裝Al120QB120+(30100)噴鋅+封閉+涂裝Zn160QB160+(30100)中長（510年）噴鋅Zn160160噴鋅+封閉Zn120LF120注：1）涂層首次大修時間2）涂層施加方案3）最小局部厚度表7 污染海洋大氣戶外使用的涂層注：由于國家制定該標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用導(dǎo)則時，國內(nèi)外鋅/鋁合金尚未出現(xiàn)，從當(dāng)前發(fā)展趨勢來看，當(dāng)然鋅/鋁合材料為最佳選擇。4. 主要

51、工藝流程金屬表面預(yù)處理(除焊疤、毛刺）清潔處理（除油污）糙化處理（噴砂）噴金屬涂層涂刷封閉層5. 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 5.1 噴砂按GB/T11373-1989執(zhí)行，達(dá)到Sa3標(biāo)準(zhǔn)；5.2 噴鋅按GB/T9793-1997執(zhí)行；鋅絲3.0mm，應(yīng)符合GB470-83中質(zhì)量求，即Zn99.9%。5.3 封閉層（漆層）按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) JB/T 7706-1995 或JB/T9188-1999 執(zhí)行 6. 涂層性能檢測方法涂層檢測方法，按GB/T 9793-1997中具體規(guī)定檢測。（1）鋅涂層與基體結(jié)合強(qiáng)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(yīng)達(dá)到設(shè)計要求；（3）有機(jī)涂料層（環(huán)氧樹

52、脂層）檢測方法按現(xiàn)行機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7706-1995或JB/T9188-1999 中具體規(guī)定進(jìn)行檢測。（4）噴涂方法電弧噴涂氧乙炔火焰金屬絲材噴涂7. 工藝措施及質(zhì)量保證（略）熱噴涂技術(shù)簡介及應(yīng)用概況北京瑞達(dá)安噴涂技術(shù)開發(fā)中心總工程師（原全國熱噴涂協(xié)會秘書長）教授級高級工程師劉廣海熱噴涂技術(shù)是材料表面強(qiáng)化和保護(hù)的新技術(shù)，在金屬和非金屬表面采用不同的噴涂方法，可噴涂金屬、合金、陶瓷、復(fù)合陶瓷、塑料等涂層，達(dá)到防腐、耐磨、抗高溫、耐氧化、隔熱、絕緣、導(dǎo)電、微波吸收等多種功能?？梢允箞髲U了的零部件“起死回生”，使新的零部件“益壽延年”，從而實現(xiàn)節(jié)約能源、節(jié)約材料的目的。特別適合我國國情和我國

53、現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)政策。1. 熱噴涂方法及涂層種類、特點簡介1.1 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(qiáng)度(Mpa)火焰粉末金屬、塑料氧/燃?xì)?000901502030火焰絲材金屬、陶瓷氧/燃?xì)?0001502002030電弧噴涂金屬直流電弧550060001502502040超音速電弧金屬直流電弧550060003804060等離子噴涂金屬、陶瓷、碳化物、塑料、復(fù)合物直流電弧110002405404070超音速火焰噴涂(HVOF)金屬碳化物氧/燃?xì)?8006009004090超音速等離子噴涂金屬、陶瓷、碳化物、塑料、復(fù)合物直流電弧1100060

54、09004090燃?xì)獗▏娡拷饘佟⑻沾?、碳化物、塑料、?fù)合物氧/燃?xì)?00060090040901.2 涂層種類1.2.1 耐磨涂層：粘著磨損 磨粒磨損 硬表面磨損 微震磨損1.2.2 抗高溫氧化涂層1.2.3 隔熱涂層1.2.4 減摩密封涂層1.2.5 增摩涂層1.2.6 潤滑涂層1.2.7 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(jī)介質(zhì)腐蝕 熔融金屬腐蝕涂層1.2.8 導(dǎo)電涂層1.2.9 吸波涂層1.2.10 恢復(fù)尺寸涂層2. 熱噴涂技術(shù)應(yīng)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(yīng)用項目，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛推廣應(yīng)用，取得了重大經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)就各

55、行業(yè)、各部門推廣應(yīng)用的量大面廣的典型零部件簡述如下：2.1 電力系統(tǒng)鍋爐受熱面（鍋爐“四管”水冷壁、過熱器、省煤器、再熱器）氣輪機(jī) 汽缸結(jié)合面 磨煤機(jī)系統(tǒng) 吸、排粉機(jī)葉輪 化學(xué)車間水處理系統(tǒng) 閥門 輸變電結(jié)構(gòu) 中、小水電站水輪機(jī)葉輪 風(fēng)力發(fā)電部件 2.2 冶金系統(tǒng)高爐風(fēng)口、渣口 轉(zhuǎn)爐煙罩 連鑄機(jī)軋輥 軋輥 爐底輥 熱軋工具無縫鋼管軋頂、剪葉 高爐料鐘 煉鐵出料流槽 水壓機(jī)、油壓機(jī)柱塞 2.3 有色系統(tǒng)軋輥 水壓機(jī)、油壓機(jī)柱塞 碳素電極積壓成型咀2.4 煤炭系統(tǒng)井筒 柱塞 刮板機(jī)中部槽 2.5 石油柱塞、套筒、泵、軸 鉆桿接頭 儲罐及輸油管道 2.6 化工系統(tǒng)熱交換器 各種儲罐 大型管道 閥門

56、2.7 機(jī)械行業(yè)各種軸類、電機(jī)轉(zhuǎn)子 各種風(fēng)機(jī) 閥門 機(jī)械零部件強(qiáng)化及預(yù)報護(hù) 2.8 造紙行業(yè)造紙烘缸 各種輥類 泵 2.9制糖行業(yè)壓榨輥 底梳 面梳 煮糖罐 2.10 紡織系統(tǒng)各種類型倍捻機(jī)錠環(huán)、加捻器 磨擦盤、導(dǎo)絲器、卷繞槽筒 2.11 鐵路系統(tǒng)鋼軌 道岔 機(jī)車各種零部件 2.12 航天、航空、國防航空發(fā)動機(jī) 運載火箭 坦克 武器裝備 2.13 鋼鐵結(jié)構(gòu)件長效防腐鐵塔 橋梁 水閘門 通訊裝置 公路設(shè)施 發(fā)電廠配電裝置 煤礦井筒 船舶 地下電纜支架 航標(biāo)浮鼓 2.14 建筑裝潢壁畫 塑雕 2.15醫(yī)療衛(wèi)生人工牙齒 人工骨骼 熱噴涂技術(shù)在冶金行業(yè)的典型應(yīng)用1. 高爐風(fēng)口、渣口：紫銅渣口不耐熔融鐵

57、水腐蝕，表面噴涂Al2O3（氧化鋁）涂層，其壽命可提高34倍。2. （1）連鑄機(jī)軋輥、爐底輥：表面噴涂復(fù)合陶瓷：鎳鉻/碳化鉻或氧化鋁/氧化鋯涂層壽命可大大提高；（2）輸送輥：表面噴熔Ni-Cr-B-Si35%WC 壽命可大大提高，攀鋼、邯鋼等鋼廠已經(jīng)成功應(yīng)用；（3）拉矯輥；采用中等硬度藥芯焊絲，二氧化碳?xì)獗：富蚵窕『傅裙に嚻鋲勖纱蟠筇岣?，已在酒鋼承鋼等單位得到成功?yīng)用；（4）剪葉：采用等離子堆焊高溫合金，其壽命可達(dá)800010000小時，已在唐鋼得到成功應(yīng)用。3. 高爐大料鐘：采用鎳基碳化物噴熔或堆焊的方法進(jìn)行修復(fù)，已在貴州六盤水鋼廠的到成功應(yīng)用。4. 磨煤機(jī)系統(tǒng)：采用中等硬度藥芯焊絲，二氧

58、化碳?xì)獗：富蚵窕『富蜓跻胰不鹧鎳姾傅裙に嚻鋲勖纱蟠筇岣?，已在酒鋼等單位得到成功?yīng)用。5. 拔絲輥：采用氧乙炔火焰噴焊工藝，噴焊Ni-Cr-B-Si35%WC等材料，其硬度可達(dá)HRC60以上已在全國30多個鋼廠、電焊條廠得到成功應(yīng)用。6. 各種導(dǎo)衛(wèi)：鋼廠各種導(dǎo)衛(wèi)板、導(dǎo)衛(wèi)輪，采用二氧化碳?xì)獗：富蜓跻胰不鹧鎳姾腹に?，噴焊Ni-Cr-B-Si35%WC或超音速噴涂陶瓷涂層，在許多鋼廠得到成功應(yīng)用。7. 風(fēng)機(jī)葉輪：采用氧乙炔火焰噴焊工藝，噴焊Ni-Cr-B-Si35%WC或超音速噴涂陶瓷涂層，其壽命可提高34倍。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(jìn)行修復(fù)與強(qiáng)化。9.

59、無縫鋼管軋頂：采用等離子堆焊的方法，堆焊高溫合金，在包鋼160mm無縫鋼管上已經(jīng)的到成功應(yīng)用，可以軋制38道次以上。10. 齒輪：采用氧乙炔火焰噴焊的方法可以修復(fù)與強(qiáng)化各種齒輪。11. 除塵系統(tǒng)：噴涂、堆焊、粘貼陶瓷片等方法進(jìn)行修復(fù)與強(qiáng)化。12. 轉(zhuǎn)爐煙罩（水冷壁管）：采用亞音速火焰噴涂方法。噴涂復(fù)合陶瓷涂層，已在武鋼、酒鋼轉(zhuǎn)爐煙罩上的到了成功應(yīng)用。13. 焦化廠息焦車、脫硫塔：采用電弧噴涂超低碳（316L）不銹鋼等材料，可解決腐蝕問題，提高使用壽命。14. 閥門：采用電弧噴涂、亞音速火焰噴涂等方法，可進(jìn)行修復(fù)與強(qiáng)化。15. 萬噸擠壓機(jī)柱塞：采用電弧噴涂方法，或火焰噴焊等方法可進(jìn)行修復(fù)，已在沈

60、陽有色金屬加工廠、西南鋁加工廠得到了成功應(yīng)用。16. 球磨機(jī)襯板：采用火焰噴焊等方法，噴焊耐磨合金，已在許多電廠、鋼廠得到成功應(yīng)用。17. 十字頭（巴氏合金軸瓦）：采用火焰噴涂方法，噴涂巴氏合金，可修復(fù)與強(qiáng)化各種巴氏合金瓦。18. 大型載重汽車曲軸：采用電弧噴涂或火焰噴涂方法，可以修復(fù)與強(qiáng)化各種曲軸。19. 各種因磨損、腐蝕而報廢了的零部件修復(fù)與強(qiáng)化20. 燒結(jié)廠豎爐水梁：采用電弧噴涂的方法，噴涂復(fù)合陶瓷材料，以在宣化鋼廠已得到成功應(yīng)用。21. 熱噴涂技術(shù)在熱電廠的主要應(yīng)（另附材料）等離子噴涂：包括大氣等離子噴涂，保護(hù)氣氛等離子噴涂，真空等離子噴涂和水穩(wěn)等離子噴涂。 等粒子噴涂技術(shù)是繼火焰噴涂