貴州噴塗機熱噴塗技(jì)術(shù)在冶金工業中的應用

發布日期：2016-03-14 關鍵詞：貴州噴塗機,貴州塗裝設備,貴陽噴塗機

熱噴塗技(jì)術(shù)起始于本世紀初。起初，隻是将熔化的金屬用壓縮空(kōng)氣形成液流，噴到被塗敷的基體(tǐ)表面上(shàng)，形成一層膜狀組織。其噴塗溫度、熔滴對基體(tǐ)表面的沖擊速度及形成塗層的材料的性能構成了噴塗技(jì)術(shù)的核心。熱噴塗技(jì)術(shù)的整個(gè)發展，基本上(shàng)是沿着這三支主導線向前推進的。溫度和(hé)速度取決于不同的熱源和(hé)設備結構。從某種意義上(shàng)說，溫度越高(gāo)、速度越大(dà)，越有(yǒu)利于形成優異的塗層，這就導緻了溫度和(hé)速度兩種要素在整個(gè)技(jì)術(shù)發展過程中的競争與協調的局面。繁多(duō)的噴塗材料的可(kě)選擇性，是熱噴塗技(jì)術(shù)的另一種優勢，它可(kě)以使不同設備的工，作(zuò)面被“點鐵(tiě)成金、戴盔穿甲”。正是這三種要素，以及其他多(duō)項可(kě)控的影(yǐng)響因素，使熱噴塗成為(wèi)真正的具有(yǒu)疊加效果的獨特技(jì)術(shù)，它可(kě)以設計(jì)出所需的多(duō)種多(duō)樣的改性表面，獲得(de)從一般機械維修，直到航天和(hé)生(shēng)物工程等高(gāo)技(jì)術(shù)領域廣泛的應用。不久前，在日本神戶舉行(xíng)的第十四屆國際熱噴塗會(huì)議上(shàng)，将汽車(chē)、冶金和(hé)能源等工業領域作(zuò)為(wèi)熱噴塗技(jì)術(shù)深化應用與重點開(kāi)發的三大(dà)主題，表明(míng)這項技(jì)術(shù)在擴充應用中的新動向。
　　2基本概念
　　2.1定義
　　熱噴塗是這樣的一系列過程：以某種形式的熱源将噴塗材料加熱,受熱的材料形成熔融或半熔融狀态的微粒，這些(xiē)微粒以一定的速度沖擊并沉積在基體(tǐ)表面上(shàng)，形成具有(yǒu)一定特性的噴塗層。
　　2．2噴塗材料
　　噴塗材料有(yǒu)粉、線、帶和(hé)棒等不同形态，它們的成分是金屬、合金、陶瓷、金屬陶瓷及塑料等。粉末材料居重要地位，種類逾百種。線材與帶材多(duō)為(wèi)金屬或合金(複合線材尚含有(yǒu)陶瓷或塑料)；棒材隻有(yǒu)十幾種，多(duō)為(wèi)氧化物陶瓷。
　　2.3噴塗方法
　　以提供熱源的不同，可(kě)分為(wèi)燃燒法及電(diàn)熱法。前者包括燃燒火(huǒ)焰噴塗、爆炸噴塗及高(gāo)速火(huǒ)焰噴塗(HVOF)；後者包括電(diàn)弧噴塗及等離子噴塗(又分常壓等離子噴塗、低(dī)壓等離子噴塗與水(shuǐ)穩等離子噴塗)。噴塗工藝對塗層産生(shēng)重要影(yǐng)響的是噴塗溫度(嚴格點說，是熔滴沖擊基體(tǐ)表面時(shí)的溫度)和(hé)熔滴沖擊基體(tǐ)表面的速度。
　　2.4塗層的形成及其評價
　　噴塗材料經過具有(yǒu)某種熱源形式的噴塗設備噴射之後，在到達被噴塗的基體(tǐ)表面之前，其飛行(xíng)時(shí)間(jiān)隻有(yǒu)幾千分之一秒(miǎo)或更少(shǎo)。在如此之短(duǎn)的時(shí)間(jiān)內(nèi)，它被加熱、熔化或半熔化，形成細小(xiǎo)而分散的熔滴，沖向基體(tǐ)表面，被擊成扁平的疊狀小(xiǎo)片，先前生(shēng)成的扁片又被後來(lái)者所覆蓋，很(hěn)快就形成由很(hěn)多(duō)扁平羅疊而成的覆蓋層，即為(wèi)噴塗層。熱源溫度越高(gāo)，熔滴沖擊速度越大(dà)，形成的塗層越緻密。塗層性能與諸多(duō)因素有(yǒu)關。
　　3.塗層功能
　　當某一個(gè)工程問題提出後，首先應明(míng)确接受施工的工件被噴塗的部位(通(tōng)常是設備或設施的工作(zuò)表面)處于什麽樣的工況條件，而塗層功能則是确定噴塗工藝及材料的主要依據，同時(shí)還(hái)要考慮在經濟上(shàng)是否允許。
　　3.1塗層的多(duō)樣性
　　塗層的多(duō)樣性源于噴塗材料的多(duō)種選擇、工藝參數(shù)的可(kě)控及噴塗方法的可(kě)變。噴塗粉末材質逾百種，線材和(hé)棒材也有(yǒu)數(shù)十種，不同的噴塗方法和(hé)工藝參數(shù)的變化，能使同一材質形成不盡相同的塗層。如此，這些(xiē)變數(shù)的組合就可(kě)得(de)到一組“菜單式”的塗層系列，當你(nǐ)需要具有(yǒu)某種特性的塗層時(shí)，隻需從中擇取即是。
　　3.2塗層類别
　　噴塗材料噴塗而成的塗層依據它們的成分可(kě)以分為(wèi)10個(gè)系列；(1)鐵(tiě)、鎳和(hé)钴基塗層；(2)自熔合金塗層；(3)有(yǒu)色金屬塗層；(4)氧化物陶瓷塗層；(5)碳化鎢塗層；(6)碳化鉻和(hé)其他碳化物塗層3(7)難熔金屬塗層；(8)氧化物陶瓷塗層；(9)塑料基塗層3(10)金屬陶瓷塗層。
　　3.3塗層功能
　　依據美國F．N．LONGO對熱噴塗塗層的分類方法，塗層按功能可(kě)分為(wèi)：
　　(1)耐磨損塗層。包括抗粘着磨損、表面疲勞磨損塗層和(hé)耐沖蝕塗層。其中有(yǒu)些(xiē)情況還(hái)有(yǒu)抗低(dī)溫(<538oC)磨損和(hé)抗高(gāo)溫(538～843oC)磨損塗層之分。
　　(2)耐熱抗氧化塗層。該種塗層包括高(gāo)溫過程(其中有(yǒu)氧化氣氛、腐蝕性氣體(tǐ)、高(gāo)于843oC的沖蝕及熱障)和(hé)熔融金屬過程(其中有(yǒu)熔融鋅、熔融鋁、熔融鐵(tiě)和(hé)鋼、熔融銅)所應用的塗層。
　　(3)抗大(dà)氣和(hé)浸漬腐蝕塗層。大(dà)氣腐蝕包括工業氣氛、鹽性氣氛、田野氣氛等造成的腐蝕；浸漬腐蝕包括飲用淡水(shuǐ)、非飲用淡水(shuǐ)、熱淡水(shuǐ)、鹽水(shuǐ)、化學和(hé)食品加工等造成的腐蝕。
　　(4)電(diàn)導和(hé)電(diàn)阻塗層。該種塗層用于電(diàn)導、電(diàn)阻和(hé)屏蔽。
　　(5)恢複尺寸塗層。該種塗層用于鐵(tiě)基(可(kě)切削與可(kě)磨削的碳鋼和(hé)耐蝕鋼)和(hé)有(yǒu)色金屬(鎳、鑽、銅、鋁、钛及他們的合金)制(zhì)品。
　　(6)機械部件間(jiān)隙控制(zhì)塗層。該種塗層可(kě)磨。
　　(7)耐化學腐蝕塗層。化學腐蝕包括各種酸、堿、鹽，各種無機物和(hé)各種有(yǒu)機化學介質的腐蝕。
　　上(shàng)述各塗層功能中，與冶金工業生(shēng)産有(yǒu)密切關系的是耐磨損塗層、耐熱抗氧化塗層和(hé)耐化學腐蝕塗層。
　　4.熱噴塗技(jì)術(shù)在冶金工業中的開(kāi)發與應用
　　冶金工業生(shēng)産中存在着大(dà)量的高(gāo)溫氧化、磨損及介質腐蝕等問題，這些(xiē)問題都是一種使工作(zuò)表面失效的過程，應該而且能夠從熱噴塗技(jì)術(shù)中尋求一種有(yǒu)效的解決途徑。噴塗工藝既可(kě)以修複已失效的舊(jiù)工件，也可(kě)以在新工件投人(rén)工作(zuò)前進行(xíng)強化預保護，也可(kě)以二者兼用。
　　4.1冶金工業生(shēng)産特征
　　冶金工業生(shēng)産從礦石到金屬材料，其間(jiān)經過開(kāi)采、運輸、貯存、破碎、分級、選别、液固分離、制(zhì)團、燒結、冶煉、鑄型、精煉等多(duō)道(dào)生(shēng)産環節。每一環節的主體(tǐ)設備都處于高(gāo)磨損、高(gāo)負荷、高(gāo)溫和(hé)腐蝕等極其惡劣的工況條件下，這些(xiē)因素導緻生(shēng)産設備的失效，使冶金工業成為(wèi)國民經濟的耗材耗能大(dà)戶。面臨這種情況，為(wèi)了維持生(shēng)産，每年必須耗用大(dà)量的備品備件，有(yǒu)些(xiē)還(hái)需進口。一個(gè)大(dà)型鋼鐵(tiě)企業，每年為(wèi)此要付出幾億元以上(shàng)的資金。另一方面，現代化的冶金生(shēng)産是一個(gè)高(gāo)度連續化的過程，即使生(shēng)産環節每一局部的設備過早失效，也會(huì)造成停産或減産，帶來(lái)巨大(dà)的經濟損失。例如，我國某鋼鐵(tiě)企業高(gāo)爐渣口，因受高(gāo)溫熔體(tǐ)的侵蝕，工作(zuò)壽命極短(duǎn)，每更換一次，高(gāo)爐需休風減壓，少(shǎo)加三批爐料，少(shǎo)出生(shēng)鐵(tiě)60t。
　　該企業轉爐連鑄生(shēng)産線連鑄輥道(dào)，其壽命隻有(yǒu)4000爐(20萬t)，而日本同類連鑄輥道(dào)可(kě)達15000爐，幾乎高(gāo)達4倍。
　　4.2抗高(gāo)溫氧化塗層
　　(1)功能。這些(xiē)塗層用以改善基體(tǐ)(設備或設施)材料的高(gāo)溫性能(最高(gāo)溫度可(kě)達1150℃)，使之能經受高(gāo)溫化學或物理(lǐ)溶解過程以及機械損傷的沖蝕過程，或二者都适應。
　　(2)對抗高(gāo)溫氧化塗層的要求。為(wèi)了使基體(tǐ)避免高(gāo)溫氧化所造成的破壞，這些(xiē)塗層必須：a阻止大(dà)氣中氧的擴散；b阻止塗層本身向基體(tǐ)迅速擴散；c具有(yǒu)高(gāo)于操作(zuò)溫度的熔點；d在操作(zuò)溫度下具有(yǒu)較低(dī)的蒸汽壓。
　　(3)推薦的噴塗材料有(yǒu)鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、噴鋁封孔熱滲。
　　(4)推薦的噴塗方法有(yǒu)等離子噴塗、高(gāo)速火(huǒ)焰噴塗、燃燒火(huǒ)焰噴塗。
　　(5)應用實例包括加熱爐、均熱爐、熱處理(lǐ)爐、燒結爐、熱風爐、蓄熱爐及蓄熱室的爐壁，金屬篦的表面；退火(huǒ)盤、退火(huǒ)罩、熱處理(lǐ)夾具、回轉窯外表面、高(gāo)溫閥門(mén)、滑動閘闆、煙道(dào)及煙囪等。多(duō)晶矽爐、燒結金屬成型、排氣消聲器(qì)、高(gāo)爐風口、送風系統、燒結設備、鼓風系統、淨氣系統、排煙系統、退火(huǒ)爐輥、弗朗克林爐、熱金屬浸漬加熱器(qì)、钛條、鍛造工具、加熱罩、焦爐密封裝置、鼓風冷卻系統、轉爐供氧系統、焦爐風口、連續澆鑄輥及冷卻砂型等。　　4.3耐腐蝕性氣體(tǐ)塗層
　　(1)功能。這些(xiē)塗層必須保護暴露于高(gāo)溫腐蝕性氣體(tǐ)中的基體(tǐ)材料，由于氧化和(hé)化學反應同時(shí)存在，要防止塗層與氣體(tǐ)反應的生(shēng)成物對基體(tǐ)産生(shēng)破壞。
　　(2)對耐腐蝕性氣體(tǐ)塗層的要求。這些(xiē)塗層應該是：1)能經受高(gāo)溫腐蝕性氣體(tǐ)；2)能經受周期性的熱沖及過熱；3)與基體(tǐ)熱膨脹系數(shù)要匹配。
　　(3)推薦的噴塗材料有(yǒu)鎳鉻合金(但(dàn)含硫介質除外)，噴鋁封孔熱滲。
　　(4)推薦的噴塗方法有(yǒu)等離子噴塗，燃燒火(huǒ)焰噴塗。
　　(5)應用實例包括回轉窯內(nèi)表面、釺焊夾具、碳化盒、排風機葉片、氰化處理(lǐ)坩蝸、燃氣煙道(dào)系統、電(diàn)廠鍋爐回管、煉焦爐管、轉爐用鍋爐等。
　　4.4熱障塗層
　　(1)功能。這些(xiē)塗層的熱導性低(dī)，作(zuò)為(wèi)熱障以降低(dī)基體(tǐ)金屬的受熱程度。
　　(2)對熱障塗層的要求。這些(xiē)塗層應滿足：1)必須在工作(zuò)溫度中耐氧化；2)有(yǒu)良好的耐熱沖性；3)與基體(tǐ)的熱膨脹系數(shù)盡可(kě)能接近；4)導熱率要低(dī)。
　　(3)推薦的噴塗材料有(yǒu)氧化鉻、氧化鋁和(hé)鉻酸鎂。
　　(4)推薦的噴塗方法為(wèi)等離子噴塗。
　　(5)應用實例包括高(gāo)溫爐感應圈、釺焊和(hé)熱處理(lǐ)夾具、火(huǒ)炬熱障、加熱罩、高(gāo)溫計(jì)套管、鑄鐵(tiě)廠U形槽。
　　4.5抗熔融金屬塗層
　　(1)功能。這些(xiē)塗層能經受鋅、鋁、鋼、鐵(tiě)和(hé)銅等熔融金屬的作(zuò)用。
　　(2)對抗熔融金屬塗層的要求。這些(xiē)塗層應滿足：1)能經受熔渣和(hé)熔劑的腐蝕作(zuò)用和(hé)處于熔體(tǐ)液面附近的金屬蒸氣和(hé)氧的侵蝕；2)防止塗層與融體(tǐ)形成低(dī)熔合金；3)能經受熱疲勞和(hé)熱沖擊。
　　(3)推薦的噴塗材料有(yǒu)氧化鋁、鉻酸鎂、白鎢和(hé)鉑。
　　(4)推薦的噴塗方法有(yǒu)等離子噴塗、燃燒火(huǒ)焰噴塗。
　　(5)應用實例包括鍍鋅槽、澆鑄槽、模具、風口、鋅蒸餾罐、冷凝管、鋅合金熔化爐、鍍鋅浸漬槽、高(gāo)爐渣口、鑄鋁模、鑄銅模、連鑄機模、砂型鑄模、闆塊結晶器(qì)、煉鋅攪拌裝置、結晶器(qì)護闆、氧氣管噴嘴、轉爐吹氧槍、鋼包水(shuǐ)口、金屬熔體(tǐ)測溫頭和(hé)石墨電(diàn)極。
　　4.6耐磨損塗層
　　冶金工業生(shēng)産中，各種機械設備失效的最大(dà)因素是磨損問題，而熱噴塗的最重要功能是提供耐磨損塗層，為(wèi)大(dà)量的工程磨損進行(xíng)有(yǒu)效的保護。這類塗層的應用範圍比其他類要廣泛。其磨損機理(lǐ)複雜，類型較多(duō)，加之冶金生(shēng)産工況不一，因而這類塗層的功能與要求也不盡相同，茲分述如下：
　　4.6.1耐粘着磨損塗層
　　(1)功能。這些(xiē)塗層有(yǒu)的容許磨粒嵌入和(hé)變形(軟支承表面)；有(yǒu)的則是硬的支承材料(硬支承表面)。
　　(2)對耐粘着磨損塗層的要求。這些(xiē)塗層應滿足：1)依軟或硬支承的不同，選用不耐磨的軟質材料及耐磨的硬質材料；2)對硬支承來(lái)說，塗層要适應大(dà)載荷和(hé)高(gāo)速度的要求。
　　(3)推薦的噴塗材料有(yǒu)鋁青銅、磷青銅、巴氏合金、錫(以上(shàng)是軟支承)；自熔合金與鉑或銅的混合物、高(gāo)碳鋼、不鏽鋼、Co—WC合金、氧化物陶瓷等(以上(shàng)是硬支承)。
　　(4)推薦的噴塗方法有(yǒu)燃燒火(huǒ)焰噴塗(線材或粉材)、等離子噴塗。
　　(5)應用實例包括巴氏合金軸瓦、水(shuǐ)壓機軸套、止推軸瓦、活塞導承、壓氣機十字滑塊、銅合金襯套、防傷軸承、主齒輪軸頸。
　　4.6.2耐磨粒磨損塗層磨粒磨損是磨損中的重要形式，當考慮到該過程處于不同溫度(＜538oC為(wèi)低(dī)溫，538～843oC為(wèi)高(gāo)溫)時(shí)，則該類塗層具有(yǒu)很(hěn)廣的應用面。
　　(1)功能。耐磨粒磨損塗層能經受外來(lái)磨粒的作(zuò)用，或是發生(shēng)于某一硬表面或軟表面之間(jiān)滑動。
　　(2)對耐磨粒磨損塗層的要求。這些(xiē)塗層的硬度要超過所存磨粒的硬度；對工作(zuò)溫度要适應，在高(gāo)溫中要有(yǒu)良好的抗氧化性。
　　(3)推薦的噴塗材料包括陶瓷、金屬陶瓷、合金和(hé)金屬，根據工況從中選定。
　　(4)推薦的噴塗方法有(yǒu)等離子噴塗、燃燒火(huǒ)焰噴塗、高(gāo)速火(huǒ)焰噴塗、爆炸噴塗和(hé)電(diàn)弧噴塗。
　　(5)應用實例包括礦石輸送系統、貯存設備、破碎系統、篩分系統、選礦系統、造粒系統、球磨機、抽風機葉片、抛光夾具,沖壓模、轉爐入料口、切斷機、液壓千斤頂、氧傳感器(qì)、鼓風爐體(tǐ)、高(gāo)爐料鍾、泥漿泵活塞杆、拉絲絞盤、制(zhì)動卷筒、擠壓模、導向杆、泵密封、鍛造工具、破碎輥、熱成型模具、各類曲軸、各類主軸和(hé)傳動軸、各種軸套、球磨機內(nèi)襯、切削刀口、葉輪、機械密封套、閥座、各類齒輪、油壓機拉杆、葫蘆齒軸、車(chē)床拖闆、電(diàn)機端蓋、螺杆泵、沖頭、車(chē)床分配軸、混砂機刮闆、磨煤機錘頭和(hé)沖擊闆、浮選機螺旋、磨粉機襯膽、無心磨托闆、給水(shuǐ)泵平衡卷、金剛石工具、冷拔鋼管內(nèi)模、鋼管、芯棒頂頭、制(zhì)動鼓。
　　4.6.3耐沖蝕塗層
　　(1)功能。這些(xiē)塗層能經受尖利的硬顆粒引起的磨損，這些(xiē)顆粒存在于氣體(tǐ)或液體(tǐ)之中，并以一定的速度運動。　　(2)對耐沖蝕塗層的要求。這些(xiē)塗層應滿足：1)選擇硬塗層，但(dàn)沖擊角大(dà)于45°時(shí)，同時(shí)應注意塗層的韌性；2)大(dà)多(duō)數(shù)塗層應進行(xíng)封孔處理(lǐ)；3)塗層能經受介質的腐蝕性。
　　(3)推薦的噴塗材料有(yǒu)合金、陶瓷、和(hé)金屬陶瓷。
　　(4)推薦的噴塗方法有(yǒu)等離子噴塗、燃燒火(huǒ)焰噴塗和(hé)爆炸噴塗。
　　(5)應用實例有(yǒu)抽風機、旋風收塵系統、切斷閥杆和(hé)閥座。
　　4.7耐化學介質腐蝕塗層
　　冶金工業，特别是濕法冶金工業，常碰到介質腐蝕給設備帶來(lái)危害的問題，若作(zuò)業過程進行(xíng)在較高(gāo)溫度中，這一問服為(wèi)突出。選擇高(gāo)級材質固然減緩這一問題，但(dàn)不經濟。在很(hěn)多(duō)情況下，采用熱噴塗技(jì)術(shù)能得(de)到滿意的結果。例如，不必采用不鏽鋼制(zhì)作(zuò)設備的整體(tǐ)，隻須用普鋼在其工作(zuò)表面噴塗一層不鏽鋼塗層。同樣，根據介質及其他工況情況，可(kě)以噴銅、鋁、鉑、蒙乃爾合金、鎳鉻合金、鎳鉻銅钛合金(316L)等，使設備身價倍增。當然，并非熱噴塗能有(yǒu)效地解決所有(yǒu)的腐蝕問題。事實上(shàng)，采用這項技(jì)術(shù)解決帶有(yǒu)強腐蝕性問題，是一項十分慎重的工作(zuò)，有(yǒu)些(xiē)方面和(hé)某些(xiē)環節還(hái)要研究與探討(tǎo)。

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