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      行業動態
      熱噴漆技術與應用
      查看次數:2256   更新時間:2013/12/20 16:09:12
      熱噴漆概述:
      熱噴涂是制備涂層的一類工藝方法,已成為材料表面防護與強化的新技術之一。熱噴涂方法的多樣性,制備涂層的廣泛性和應用上的經濟性,是熱噴涂技術最突出的特點。從大型鋼鐵構件的防護,到高新技術領域中的特殊的功能涂層,從現代飛行器的制造,到城市設施,都可以發揮熱噴涂技術的獨特作用。應用于產品的制造和設備維修,能提高產品質量,延長使用壽命,挽回廢舊件的經濟損失,有顯著的經濟效益和社會效益。因而受到各工業部門的重視。
       
      磨蝕和磨損是造成材料和零部件失效的主要原因。據有關資料介紹,發達國家每年由腐蝕和磨損所造成的損失約占國民經濟總產值的4%~5%,而全世界每年生產的鋼材約有1/10變成鐵銹。我國每年由腐蝕和磨損造成的經濟損失已達數億人民幣。
      隨著現代科學技術和現代工業發展,對各種設備零部件的表面性能提出了更高的要求,特別是在一些特殊條件下工作的零件表面的耐磨性、耐蝕性及高溫氧化性等。因此改善材料表面性能,不僅可以有效地延長零件的使用壽命、節約資源,更有利于社會的發展。
      表面工程是21世紀工業發展的關鍵技術之一,表面技術分為表面改性技術、薄膜技術和涂層技術三大類,而熱噴涂技術是表面工程領域中十分重要的技術,約占表面工程技術的1/3,是國外50年代發展起來的一項機械零件修復和預保護的新技術。它可以使各種機械設備車輛的零部件使用壽命延長。使報廢的零部件“起死回生”。從學科上講,熱噴涂技術是一個涉及金屬學、高分子學、表面物理、表面化學、流體力學、傳熱學、等離子物理及計算機等學科的交叉邊緣科學。
      熱噴涂技術有兩大突出特征:一是噴涂粉末的成分不受限制,可根據特殊要求予以選擇;二是熱噴涂過程中工件溫度可以控制,從而減少了變形氧化和相變等,使材料本身的性能不被破壞或損失,這些特征以及熱噴涂涂層所具備的耐熱、耐蝕、耐磨、抗氧化、絕緣、隔熱等特殊功能,使熱噴涂技術得到迅速發展。在選擇一種涂層技術時應該考慮到涂層技術的經濟性和技術性能, 要在整個系統中考慮到表面涂層或其他表面改性和處理的方法,要知道表面要求的功能、服務環境、基材 (合金、 熱處理等)所處理表面的性能, 必須考慮到涂層自身的技術問題和經濟性,涂層的使用壽命和優點, 而不僅僅是涂層的生產成本。
         涂層可以對材料表面性能(耐磨性、耐蝕性、耐熱性等)進行強化或再生,起到保護作用,并對因磨損腐蝕或加工超差引起的零件尺寸減小進行修復。同時,還可以賦予材料表面以特殊性能(電、光、磁等)?,F在生產實際中應用比較廣泛的方法主要有火焰噴涂法(包括線材火焰噴涂、粉末火焰噴涂、超音速火焰噴涂、爆炸噴涂等)、等離子弧噴涂和電弧噴涂?;跓釃娡渴袌龅木薮鬂摿捌渖鐣б婧徒洕б?,在世界范圍內,熱噴涂技術受到極大關注。
       
      熱噴涂定義:
      熱噴涂是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態,靠熱源的自身動力或外加的壓縮氣流,將熔滴霧化或推動熔粒成噴射的粒束,以一定速度噴射到經過預處理的工件表面而形成涂層的工藝方法。
         
      熱噴涂粉末材料分類
      類別
      分類(大類)
      品種(小類)
       
       
       
      純金屬
      Sn、pb、Zn、A1、Cu、Ni、W、Mo、Ti等
      合金
      (1)Ni基合金:Ni-Cr、Ni-Cu
      (2)Co基合金:CoCrW
      (3)MCrA1Y合金:NiCrA1Y、CoCrA1Y、FeCrA1y
      (4)不銹鋼
      (5)鐵合金
      (6)銅合金
      (7)鋁合金
      (8)巴氏合金
      (9)Triballoy 合金
      自熔性合金
      (1)Ni基自熔性合金:NiCrBSi、NiBSi
      (2)Co基自熔性合金:CoCrWB、CoCrWBNi
      (3)Fe基自熔性合金:FeNiCrBSi
      (4)Cu基自熔性合金
       
       
       
       
      金屬氧化物
      (1)A1系:A12O3、AI2O3、SiO2、AI2O3、MgO
      (2)Ti系:TiO2
      (3)Zr系:ZrO2、ZrO.SiO2、CaO-ZrO2、MgO--ZrO2、Y2O3-ZrO2
      (4)Cr系:Cr2O3
      (5)其它氧化物:BeO、SiO2、MgO2
      金屬碳化物及硼氮、硅化物
      (1)WC、W2C
      (2)TiC
      (3)Cr3C2和Cr23C6
      (4)B4C、SiC
      包覆粉(液相沉積、氣相沉積、電化學沉積)
      (1)Ni包A1
      (2)Ni包金屬及合金
      (3)Ni包陶瓷
      (4)Ni包有機材料
      團聚粉(包覆團聚、擦篩、料漿噴干等)
      (1)金屬+合金
      (2)金屬+自熔性合金
      (3)WC或WC-Co+金屬及合金
      (4)WC或WC-Co+自熔性合金+包覆粉
      團聚粉(包覆團聚、擦篩、料漿噴干等)
      (5)氧化物+金屬及合金
      (6)氧化物+包覆粉
      (7)氧化物+氧化物
      熔煉粉及燒結粉
      碳化物+自熔性合金、WC+Co
      塑料
      (1)熱塑性粉末:聚乙烯、尼龍、聚笨硫酸
      (2)熱固性粉末:環氧樹脂
       
        
      熱噴涂涂層領域和主要類型
      領域
      主要類型
      涂層材料類型
      防護涂層
      陽極性防護涂層
      (抗大氣及浸漬腐蝕涂層)
      Zn、A1、Zn-A1合金、A1-Mg合金
      陰極性防護涂層
      (抗化學腐蝕涂層)
      (1)有色金屬及合金
      (2)不銹鋼
      (3)塑料
      抗高溫氧化涂層
      (1)Ni基、Co基合金
      (2)MCrA1Y合金
      (3)氧化物陶瓷
      強化涂層
      耐磨粒磨損及沖蝕磨損
      (1)碳化物+金屬
      (2)自熔性合金
      (3)氧化陶瓷
      耐磨擦磨損涂層
      (1)Mo或Mo+合金
      (2)有色金屬及合金
      (3)自熔性合金
      (4)氧化物陶瓷
      在強腐蝕介質中的耐磨涂層
      (1)自熔性合金
      (2)高合金
      (3)陶瓷
      特殊功能涂層
      熱障涂層
      氧化物陶瓷
      可磨密封涂層
      金屬+非金屬復合材料
      熱輻射涂層
      氧化物復合材料
      導電屏蔽及防輻射涂層
      金屬
      固體潤滑涂層
      金屬+非金屬復合材料
      超導、壓電、高溫塑料等特種涂層
       
       
      熱噴涂技術的應用:
       
      鑄造
          鑄造、鍛造設備工作在帶粉塵和腐蝕性的環境中,機械零件的磨損腐蝕會比較嚴重。液壓、壓力系統中的泵、柱塞,閥芯等的修復;各類軸承支座,電機轉子,壓面輥等各類配合位的修復。

      造紙機械
        蒸鍋、烘缸、烘箱內壁增壽強化修復;各種輥類表面強化和修復;離心泵、軸流泵、蒸汽鍋爐、閥門及攪拌機轉軸密封套等零部件修復;瓦楞輥表面強化(經強化處理后,瓦楞輥表面硬度可提高至 HV1200 ,瓦楞輥的工作壽命可達 4000 萬米以上)。

      紡織
        羅拉、導絲鉤、劍桿織布機選緯指耐磨涂層;疏棉機打壓輥、小壓輥、錫麟輥、鑄鐵外盤、軋輥表面、給面羅拉軸、上斬刀傳動軸、道夫軸;漿紗機通汽閥、烘房邊軸平面結合處、浸沒花籃軸、上漿輥軸頭、主軸軸頸、導紗輥、壓漿輥、回潮測濕輥、經軸軸頸、布紗機軸頸;加年級和拉斷岌羅拉、大輥(黑輥)、整精機羅拉、導司機羅拉、熱輥及分絲輥、導布輥、印花輥輥面及軸頸、線輪、磨擦盤(片)等耐磨涂層。

      印刷
        印刷壓印輥;陶瓷網紋輥;涂布輥、墨輥、印刷輥、水輥;牙墊;牙片等。

      冶金
        高爐風口、渣口耐熱耐蝕涂層;板坯連鑄線的結晶器、導輥和輸送輥;鋼鐵和有色金屬加工中的各種工藝輥;鋼鐵表面處理生產線的各種輥類(如連續退火爐爐輥、鍍鋅沉沒輥及各種導向輥、張緊輥等)的耐磨、耐蝕和抗積瘤等涂層。

      電力
        球磨機、汽輪機轉子和發電機轉子軸頸、氣缸結合面修復;鍋爐四管耐磨耐蝕涂層;水輪機葉片抗氣蝕及耐磨涂層;燃氣輪機葉片、火焰筒、過渡段抗高溫防護涂層;風機葉輪、球磨機等磨損件耐磨涂層;門芯、門桿、閥芯、閥門配件、閥座耐磨耐蝕涂層及鍋爐相關設備部件強化修復。

      交通運輸
        各種磨損部位的耐磨涂層;汽車發動機機座、同步環、曲輥修復和預強化;齒輪箱軸承座、油缸柱塞、前后橋支撐軸、門架導軌、發動機主軸瓦座、搖臂軸、半軸油封位、銷軸的磨損處的耐磨涂層;挖泥船耙頭、防磨環、泥斗、絞刀片、鏟齒、泥泵葉輪、船舶的艉軸、艉州銅套、偏心軸套、齒輪傳動軸、泥泵水封頸、泥門、滑板、刮沙機刮板耐磨涂層等。

      化工
        各種容器、反應器、管道、泵、閥及密封部件修復化;各種搪瓷罐、專用容器的現場修復;鍋爐、空壓機、水泵等零部件修復。

      玻璃行業
        采用熱噴涂的方法在提升輥、輸送輥表面噴涂一層陶瓷,提高提升輥、輸送輥對熔融玻璃的耐腐蝕能力,抑制輥面熔融液相的附著,減緩熔融玻璃對輥面的侵蝕,使輥面長時間保持光滑,減少提升輥、輸送輥的維修保養,提高玻璃質量和生產成品率,降低生產成本。
       

      電工制線
        采用超音速火焰噴涂工藝在拔絲塔輪、拉絲機、拉絲輪、線輪、拔絲缸、收線盤、導向槽等零件表面噴涂碳化物陶瓷涂層,可使表面硬度達到 HRc75 ,遠比磨具鋼或冷硬鑄鐵的耐磨性高;還可使這些零件的基體采用普通鋼材或鑄鐵制造,既降低成本,又延長使用壽命。

      市政
        各類鋼結構的熱噴涂長效防護涂層、防腐、長效防腐,一次防護壽命可達 30 年以上

      輕工
        塑料模具噴涂強化修復;擠塑機螺桿和橡膠密煉機轉子噴涂強化;各種輥類軸承位噴涂修復和強化。
       
      電刷鍍
          電刷鍍是用電解方法在工件表面獲取鍍層的過程。其中的在于強化、提高工件表面性能,取得工件的裝飾性外觀、耐腐蝕、抗磨損和特殊光、電、磁、熱性能;也可以改變工件尺寸,改善機械配合,修復因超差或因磨損而報廢的工件等,因而在工業上有廣泛的應用。電刷鍍技術(簡稱刷鍍技術)是電鍍技術中的一個重要分支,除了有上述的共同作用外,它更偏重于工件的修復應用和中小批量工件的功能性表面強化。因此在實踐上更要求現場或在線施鍍,在保證鍍層品質的基礎上,更強調鍍層的快速高效沉積。
      簡介
          刷鍍的基本過程是用裹有包套浸漬特種鍍液的鍍筆(陽極)貼合在工件(陰極)的被鍍部位并做相對運動形成鍍層,刷鍍電源串接于兩級之間。為了穩定地向工件表面液層提供足夠的被鍍金屬離子,高濃度的刷鍍液直接泵送或自然回流陰陽極之間。
      電刷鍍設備與溶液
          專用電源為電刷鍍主要設備,采用無級調節電壓的直流電源,常用電壓范圍為0~50V。
      鍍筆是電刷鍍的主要工具,是由手柄和陽極組成。陽極是鍍筆的工作部分,石墨和鉑合金是理想的不溶性陽極材料,但石墨應用最多,只在陽極尺寸極小無法用石墨時才用鉑銥合金。在石墨陽極上包扎脫脂棉包套,其作用是儲存電鍍液,防止兩極接觸產生電弧燒傷零件表面和防止陽極石墨粒子脫落污染電鍍液。石墨陽極的形狀依被鍍零件表面形狀而定。
      電鍍溶液,根據用途不同有表面預處理溶液、沉積金屬溶液、退鍍溶液等。
         (1)表面預處理溶液:為了提高鍍層與基體的結合強度,被鍍表面必須預先進行嚴格的預處理,包括電凈處理和活化處理,所以有電凈液和活化液。
      電凈液:用電解的方法清除零件金屬表面上的油污和雜質稱為電凈處理。電凈液為無色透明的堿性溶液,-10℃不結冰,可長期存放,腐蝕性小。零件電凈處理后用清水沖洗。
      活化液:用電解的方法除去零件金屬表面的氧化膜稱為活化處理,目的是使零件表面露出金屬光澤,為鍍層與基體金屬結合創造條件?;罨河袃煞N:無色的2號活化液和草綠色的3號活化液,均有腐蝕性。
         (2)沉積金屬溶液:電刷鍍溶液一般分為酸性和堿性兩大類。酸性溶液比堿性溶液沉積速度快1.5~3倍,但絕大部分酸性溶液不適用于材質疏松的金屬材料,如鑄鐵,也不適用于不耐酸腐蝕的金屬材料,如錫、鋅等。堿性和中性電鍍溶液有很好的使用性能,可獲得晶粒細小的鍍層,在邊角、狹縫和盲孔等處有很好的均鍍能力,無腐蝕性,適于在各種材質的零件上鍍覆。
          (3)退鍍溶液:用于除去不需鍍覆表面上的鍍層,主要退除鉻、銅、鐵、鈷、鎳、鋅等鍍層。
      電刷鍍工藝
         (1)零件表面的準備:零件表面的預處理是保證鍍層與零件表面結合強度的關鍵工序。零件表面應光滑平整,無油污、無銹斑和氧化膜等。
         (2)打底層(過渡層):為了進一步提高工作鍍層與零件金屬基體的結合力,選用特殊鎳、堿銅等作為底層。然后再于其上鍍覆要求的金屬鍍層,即工作鍍層。
         (3)鍍工作鍍層:電刷鍍工作鍍層的厚度(半徑方向上)為0.3mm~0.5mm,鍍層厚度增加內應力加大,容易引起裂紋和使結合強度下降,乃至鍍層脫落。但用于補償零件磨損尺寸時,需要較大厚度,則應采用組合鍍層。
      3.特點
          (1)無電鍍槽,設備簡單,不受零件尺寸的限制;
         (2)電鍍工藝簡化,如:不需要包扎絕緣等;
          (3)鍍層種類多:均勻、不均勻鍍層等;
          (4)沉積速度快,是有槽電鍍的10~15倍,由此而得名。節約能源與工時。
          (5)鍍后一般不要加工,鍍層厚度可控制。
      4.應用
          目前我國修船行業已普遍使用電刷鍍修復船機零件??尚迯湍p和機械加工超差的船機零件,如活塞桿、增壓器轉子軸、電機轉子軸、水泵軸、尾軸襯套等。
          (1)軸頸磨損的修復。
          (2)孔類零件的修理。
          (3)滾動軸承的修理。
      上一條:金屬表面噴漆工藝概述
      下一條:熱噴漆工藝技術的新發展
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