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不粘涂層

    

不沾涂層 

 

熱噴涂材料及涂層功能和應(yīng)用

熱噴涂材料

目前實(shí)際應(yīng)用中已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的噴涂材料有金屬、合金和陶瓷等，主要以粉末、絲材、棒材狀態(tài)使用，其中噴涂粉末占噴涂材料總用量的70%以上。用作涂層的材料有：

1、熱噴涂用粉末

純金屬粉末:   W、Mo、Al、Cu、Ni、Ti、Ta、Nb等

合金粉末：    Al-Ni、Ni-Cr、Ti-Ni、Ni-Cr-Al、Co-Cr-W、MCrAlY(M=Co、Ni、Fe)，Co基、Ni基、Fe基自熔合金等

氧化物陶瓷粉末：Al₂O₃、ZrO₂、Cr₂O₃、TiO₂等

碳化物粉末：WC、TiC、Cr₃C₂等

金屬陶瓷粉末：WC-Co，Cr₃C₂-NiCr等

塑料粉末：尼龍、聚乙烯，聚苯硫醚等

2、熱噴涂用絲材

Al、Cu、Zn、Sn、Al-Zn合金，巴氏合金，不銹鋼，Ni-Al絲等

3、熱噴涂用棒材

Al₂O₃、ZrO₂、Cr₂O₃等

 

涂層功能和應(yīng)用

1、抗磨損涂層

       磨損是造成工業(yè)部門(mén)設(shè)備損壞的主要原因之一，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。抗磨損涂層應(yīng)該是堅(jiān)硬的，而且具有耐熱和耐化學(xué)腐蝕的性能。Fe、Ni、Co基自熔合金以及WC-Co和Cr₃C₂-NiCr等金屬陶瓷以及Al₂O₃、Cr₂O₃等陶瓷材料具有上述這些性能。采用涂層技術(shù)提高工件表面耐磨性的應(yīng)用非常廣泛，如活塞環(huán)、齒輪同步環(huán)噴涂Mo涂層，紡織機(jī)械中的羅拉、導(dǎo)絲鉤等零部件噴涂耐纖維磨損的Al₂O₃、Al₂O₃—TiO₂陶瓷涂層，泵和閥門(mén)密封面噴涂Cr₂O_3、WC-Co等耐磨涂層，大馬力載重汽車(chē)曲軸及大型磨煤機(jī)、排風(fēng)機(jī)軸等采用Fe基合金材料進(jìn)行磨損修復(fù)和耐磨強(qiáng)化等。

2、防腐蝕涂層

       長(zhǎng)期暴露在戶(hù)外大氣（海洋、工業(yè)及城鄉(xiāng)大氣）和不同介質(zhì)（海水、河水溶劑及油類(lèi)等）環(huán)境中的大型鋼鐵構(gòu)件，如輸變電鐵塔、鋼結(jié)構(gòu)橋、海上鉆井平臺(tái)、煤礦井架以及各種化工容器如儲(chǔ)罐等，受到不同程度的環(huán)境氧化和侵蝕。采用Al、Zn、Al-Zn合金及不銹鋼等涂層進(jìn)行防護(hù)，可以獲得長(zhǎng)達(dá)20年以上的長(zhǎng)期防護(hù)效果。一些受到氣體腐蝕和化學(xué)腐蝕的部件，可以根據(jù)具體工況（如介質(zhì)、濃度、溫度、壓力等）選擇合適的金屬、合金、陶瓷及塑料等涂層材料進(jìn)行防護(hù)。

3、抗高溫氧化和耐熱腐蝕涂層

       對(duì)于一些暴露在高溫腐蝕氣體中的部件，受到高溫、氣體腐蝕及氣流沖刷的作用，嚴(yán)重影響了設(shè)備的壽命和運(yùn)行的安全。抗高溫氧化及高溫腐蝕的材料除了必須抗高溫氧化和耐腐蝕外，還必須具有與基體材料相似的熱膨脹系數(shù)，方不會(huì)因溫度周期變化和局部過(guò)熱導(dǎo)致涂層抗熱疲勞性能下降。用作抗高溫氧化和高溫腐蝕的涂層材料有：NiCr、NiAl、MCrAl、MCrAlY(M=Co、Ni、Fe)及Hastiloy和Stellite合金等。這類(lèi)涂層的典型應(yīng)用如電廠鍋爐四管（水冷壁管、再熱器管、過(guò)熱器管及省煤器管）及水冷壁等的高溫氧化腐蝕一直是電力、造紙、化工等工業(yè)鍋爐用戶(hù)需要解決的問(wèn)題，經(jīng)多年研究、實(shí)踐證明，采用電弧噴涂Ni-Cr、Fe-Cr-Al、Ni-Cr-Al、45CT等涂層能獲得良好的防護(hù)作用，使用壽命最長(zhǎng)達(dá)9年。MCrAlY涂層用于航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片涂層以及作為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、火焰筒等用熱障涂層的粘結(jié)底層。

4、熱障涂層

       ZrO₂、Al₂O₃等陶瓷涂層，熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)低，在高溫條件下對(duì)基體金屬具有良好的隔熱保護(hù)作用稱(chēng)為熱障涂層。這種涂層一般由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，一是由金屬作底層，另一則是由陶瓷作表層。有時(shí)為了降低金屬和陶瓷間的熱膨脹差異和改善涂層中的應(yīng)力分布，常在粘結(jié)底層和陶瓷面層間增加一過(guò)渡層，該過(guò)渡層或?yàn)橛傻讓咏饘俸兔鎸犹沾刹牧弦圆煌壤旌系亩鄬油繉踊驗(yàn)橛山饘偌疤沾刹牧铣煞诌B續(xù)變化的涂層來(lái)形成所謂的成分（或功能）梯度涂層。金屬粘結(jié)底層為Co或Ni、加有Cr、Al、Y的合金材料，陶瓷材料最好采用由Y₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂，熱障涂層一般用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、閥門(mén)和火焰穩(wěn)定器等。

5、絕緣涂層

       陶瓷材料不僅具有高的硬度和優(yōu)良的耐磨性能，還具有十分優(yōu)良的絕緣性能，采用高能等離子噴涂的Al₂O₃涂層致密、絕緣強(qiáng)度高，是理想的絕緣涂層。如果采用有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)對(duì)噴涂層再進(jìn)行封孔處理，則將獲得更為優(yōu)良的絕緣效果。目前這種高度絕緣的涂層已用于對(duì)高分子材料薄膜進(jìn)行活化處理的電暈放電輥表面，效果良好。

6、間隙控制涂層

       采用復(fù)合粉末，在基體上噴涂軟質(zhì)的可磨耗密封涂層是航空、航天工業(yè)中迅速發(fā)展起來(lái)的高溫密封、控隙技術(shù)，是現(xiàn)代熱噴涂涂層的重要應(yīng)用之一。在配合件的接觸運(yùn)動(dòng)中采用可磨耗涂層材料是由兩種粉末的混合粉或團(tuán)聚粉組成，用火焰或等離子噴涂方法制備。一般來(lái)說(shuō)，可磨耗涂層由金屬本體和非金屬填料組成，填料通常是石墨、聚脂、氮化硼等。填料的作用是減弱涂層本身的整體性，從而增強(qiáng)涂層的可磨損性。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一系列的噴涂用可磨損涂層材料，這些涂層用于表面的空氣密封部位，壓氣機(jī)或透平葉片與金屬表層結(jié)構(gòu)或機(jī)閘之間，獲得了良好的密封效果。可磨耗涂層還可用于迷宮式密封，該涂層用來(lái)疏導(dǎo)冷卻空氣，減少發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣的損失，并保持轉(zhuǎn)子軸的壓力平衡。

7、尺寸恢復(fù)涂層

       熱噴涂是恢復(fù)零部件尺寸的一種經(jīng)濟(jì)而有效的方法。無(wú)論是因工作磨損還是因加工超差造成工件尺寸不合要求，均能利用熱噴涂技術(shù)予以恢復(fù)。這種方法既沒(méi)有焊接時(shí)的變形問(wèn)題，也不象特殊的電鍍工藝那樣昂貴。同時(shí)新表面可以由耐磨或抗蝕材料構(gòu)成，也可以與工件的構(gòu)成材料相同。修復(fù)各種軸類(lèi)和柱塞件是典型的應(yīng)用，包括迥轉(zhuǎn)軸、汽車(chē)軸、往復(fù)柱塞、軸頸、軋輥、造紙烘缸以及石油化工工業(yè)中的泵類(lèi)葉輪葉片及外殼等。發(fā)電機(jī)汽缸中分面現(xiàn)場(chǎng)熱噴涂修復(fù)是熱噴涂恢復(fù)平面工件尺寸的一個(gè)成功的應(yīng)用例。發(fā)電機(jī)汽缸在長(zhǎng)期的使用中其中分面由于微振、熱汽流腐蝕及沖蝕等作用而發(fā)生多處形狀不同、面積不等及深淺各異的破壞，引起泄漏而影響發(fā)電機(jī)效率。采用熱噴涂方法分別對(duì)各破壞處進(jìn)行噴涂填補(bǔ)，然后通過(guò)打磨使得汽缸平面恢復(fù)平整并達(dá)到所需的尺寸精度。熱噴涂技術(shù)不失為重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和價(jià)格昂貴的汽缸的中分面現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的安全（不會(huì)發(fā)生變形）、簡(jiǎn)單而高效的方法。

8、生物功能涂層

       在不銹鋼或鈦基體上噴涂生物功能陶瓷涂層，如羥基磷灰石等，能有效地克服金屬型人工骨骼與生物體組織不相容和體液腐蝕問(wèn)題，并能改善人體組織與人工植入體的結(jié)合。

9、遠(yuǎn)紅處幅射涂層

       某些氧化物具有高的熱輻射率，在受熱時(shí)能夠輻射出遠(yuǎn)紅處波，這種波的能量極易被高分子有機(jī)物（如油漆）、水、空氣等物質(zhì)的分子吸收產(chǎn)生共振而產(chǎn)生內(nèi)熱，從而加速過(guò)程的進(jìn)行。在加熱元件上噴涂這種涂層，其節(jié)電效率一般平均在25～40%左右。