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耐磨損是熱噴涂技術(shù) 的應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域,通常具有高硬度、低氣孔率 、堅(jiān)韌 、與基體結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用 合適 的組分 ,還 以減少摩擦 。主要的噴涂材料有鎳基合金和鈷基合金 、碳化物 、硼化物 、氧化物等。通過等離子噴涂碳化鎢、氧化鋁、硅藻土涂層 ,以提高耐磨和密封性能 ;鍋爐燃燒室或者有高溫或燃燒 的閥門等部位采用耐熱涂層保護(hù)。采用氧化鋁 一氧化鈦涂層的化纖工業(yè)的閥門,可提高零件的耐磨性 和消除靜電。石化工業(yè)的閥門及零部件 ,加涂氧化鉻 、氧化鋁 一氧化鈦涂層 ,解決 了跑 、冒、漏、滴等問題。閥門可能產(chǎn)生磨損 的工作條件包括微振 、滑動(dòng)、沖擊、擦傷 、侵蝕等。通過對(duì) 閥門進(jìn)行熱噴涂 ,可以增 強(qiáng)表面硬度 ,提 高使用 壽命 ,降低維修成本。各種閥門密封面采用氧乙炔火焰噴涂及等離子噴焊技術(shù)壽命大大提高,目前 已在 150 多個(gè) 閥門廠推廣使用 ,經(jīng)濟(jì)效益可觀。
隔熱涂層 ,又稱熱障涂層 ,主要有氧化鋁和CaO 、MgO 、Y2O、CeO 2 和穩(wěn)定的氧化鋯組成。這些具有高的熔點(diǎn) 和低導(dǎo)熱系數(shù)的涂層 ,含有眾多的氣孔 ,體積氣孔率在 5% ~30%之間。氣孔的存在 ,進(jìn)一步降低涂層的導(dǎo)熱系數(shù) ,提高涂層的隔熱效果 。為了提高氧化物隔熱涂層與基體的結(jié)合力 ,通常用 NiCr、N iA1、NiAICrY 各種金屬涂層作為結(jié)合涂層 。防熱涂層可用于化工行業(yè)和冶金工業(yè)高溫?zé)岜Wo(hù)。為了減小涂層與基體金屬的熱應(yīng)力 ,提高涂層的熱沖擊能力,近年來發(fā)展成功金屬一陶瓷梯度涂層 。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的熱噴涂市場潛力很大 ,可望 在 以后 的十年內(nèi)有大發(fā)展 。美國汽車制造商都有積極的熱 噴涂涂層研究和發(fā)展計(jì)劃 ,擬在汽車汽缸內(nèi)襯和排氣部位使用熱 障涂層 ,在活塞環(huán)、閥、凸輪、曲軸等部位使用耐磨涂層 ,這些涂層將提高部件的使用壽命和熱效率。一般用于柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)的閥門及火焰穩(wěn)定器。
經(jīng)熱噴涂處理后抵擋工作環(huán)境 中的高溫高壓,將基體的工作溫度降至 10 —65℃。
有的閥門用于有氣體沖刷腐蝕的管路上 ,閥門的腔體內(nèi)收到氣流 的沖刷腐蝕 ,也容易發(fā)生壁厚減薄等問題 ,通過噴涂耐氣蝕涂層 ,就可以提高閥門的使用壽命 。
對(duì)于陶瓷閥門,如果閥門發(fā)生局部破壞 ,不能使用,采用氧乙炔火焰噴涂陶瓷涂層 ,再進(jìn)行封孔處理,可修復(fù)如新 ,修復(fù)及效益可觀。
抗氧化和防腐蝕涂層主要是金屬和氧化物涂層,前者為NiCr、NiA1、NiA1CrY 、W CoCr、Zn 、A1 和znA I的合 金 ,后 者 主 要 為 ZrSiO 、M gO —ZrO 、A 1:0,涂層。M gO —ZrO :涂層具有極好 的抗熔融和耐腐蝕能力,可 防止熔煉過程 中石墨坩堝 的污染。氧化鋁涂層浸漬有機(jī)樹脂后,可用于化學(xué)工業(yè)的管道閥門和其它裝置的抗酸堿腐蝕。N iCrBSi 和W C 涂層具有 良好的抗氣蝕能力,可用于閥門的防氣蝕。火焰噴涂的zn 、A l和 zn —A1合金涂層進(jìn)行長效防腐十分有效 ,可用于戶外大型工程用閥門。近年來 ,在電弧噴涂鋁合金涂層表面加封孔劑 ,對(duì)艦船用閥門的防腐取得了十分滿意的效果。
很多閥門因長期暴露在大氣中,受到氣候變化和日曬雨淋 ,表面迅速氧化 ,生成一層三氧化二鐵 ,嚴(yán)重影響使用壽命。為防止表面的氧化,以往一般都采用油漆保護(hù) ,其防腐年限一般在 3 ~5 年,因此需要經(jīng)常性進(jìn)行維修 、保養(yǎng),常見的方法就是拷鏟油漆,耗費(fèi)大量人力物力。現(xiàn)采用閥門表面噴鋅 、噴鋁工藝加以保護(hù),防腐年限可達(dá) 30 年 以上無需保養(yǎng)。如在鋅鋁涂層外再加油漆封閉,則防腐年限更長。閥門表面只有噴鋅 、噴鋁后,才能真正起到陽極保護(hù)作用 ,從而達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)長效防腐之 目的。鋼制水閥門,特別是水利控制閥,它一部分長期浸沒水中,表面受 到微生物侵蝕(如釘蝎 的吸附,其排泄物呈酸性 )。另一部分長期暴露在大氣中,特別是水線部分 ,受到?jīng)_浪和水面上漂浮物的沖擊 ,同時(shí)又受到漲潮、落潮的影響 ,使這部份閥門表面經(jīng)常干濕交替,特別容易生銹?,F(xiàn)采用線材 噴鋅、噴鋁工藝 ,大大提高 了鋼閘門的耐蝕性 ,比原采用的油漆工藝防腐年限提高 5 —6 倍。普通尼龍,塑料涂層 ;環(huán) 境在 100~C 以下使用 ,采用氧乙炔火焰塑料粉末噴涂方法 ,可進(jìn)行低溫或常溫防酸、堿介質(zhì)腐蝕。高溫塑料涂層;聚醚砜 、聚醚酮、聚苯硫醚等涂層可在 150 —350~C 環(huán)境下應(yīng)用 ,用于化工容器 、貯罐等的閥門上 ,大有應(yīng)用前景。氧乙炔焰塑料粉末噴涂是近年來應(yīng)用化工防腐 中一個(gè)重要手段 ,值得大力開發(fā)。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室 內(nèi)需噴上特殊 的涂層 ,以抵抗運(yùn)行過程中的高溫氧化。工廠、輪船 的煙囪上噴上防高溫氧化的涂層后,使用壽命提高了五倍。汽車用密封閥,也需要抵抗高溫的影響 ,通過熱噴涂后 ,在 閥門表面形成抗高溫氧化的涂層 ,就可以提高閥門的耐高溫氧化性能。
涂層是由熔化了的顆粒堆積而成 ,涂層具有一定的強(qiáng)度。采用熱噴涂技術(shù)可制備異型和復(fù)雜形狀的部件,這比常規(guī)方法更為經(jīng)濟(jì)、方便。采用真空等離子噴涂 ,以石墨作為模 型,已制備出性能優(yōu)良的鎢和鉬坩堝和管材。大功率等離子噴涂設(shè)備(100kW 以上),用來噴涂氧化鋁氧化鋯材料,成功地制備厚為 15m m 的大尺寸制品,其經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性優(yōu)于傳統(tǒng)方法的陶瓷制品。此外,用等離子噴涂技術(shù)還可以制備顆粒、晶須 、纖維補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)合材料。熱噴涂是恢復(fù)尺寸的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。
無論是工作磨損還是加工超差造成的工件尺寸不合要求 ,利用熱噴涂均能提供新表面,這種方法既沒有焊接的變形 ,也不象特殊 的電鍍工藝那樣 昂貴。同時(shí),新表面由耐磨損或抗蝕性料構(gòu)成,或者與工件的構(gòu)成料相同。比如很多大閥門或者進(jìn) 口的閥桿 ,如果因?yàn)槟p導(dǎo)致尺寸不足,而再制造成本高或者制造有一定難度,就可以通過熱噴涂的方法恢復(fù)尺寸。
有的閥門,如果全部采用貴金屬材料進(jìn)行制造 ,成本很高 ,從使用角度來看 ,閥門與介質(zhì) 的接觸點(diǎn)主要是表面,如果只在表面有貴金屬 ,可以大大降低制造成本。舉例來說 ,采用普通鋼制造的閥門,在其表面噴涂 1 Crl8N i9Ti或 0Cr、00Cr 等不銹鋼材料,再進(jìn)行封孔處理,代替整體制造不銹鋼,在其他產(chǎn)品上已有許多應(yīng)用實(shí)例,在閥門產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造中也值得推廣應(yīng)用。