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热喷涂技术及其应用

信息来源:eooaoo.com  时间:2008-10-22  浏览次数:377

  1 表面工程及热喷涂技术特点及发展
  表面工程经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面非金属表面形态、化学成份组织结构应力状态,以获得所需要表面性能系统工程。
  表面工程综合了多个领域基础理论、技术最新成果。表面工程技术因基体材料表面制造了一层涂层或薄膜,或通过表面改性赋予材料许多特殊性能,使材料表面性能大大优于材料基体,不仅能大大延伸基体材料应用领域,而且解决了许多领域材料无法满足环境要求问题。表面工程技术解决人类发展遇到资源、能源、环境等共同问题起着不可替代重要作用。
  由于表面工程技术节能、节材,从而保护了人类赖以生存宝贵资源,同时还对环境保护起到了非常关键作用。21世纪表面工程技术将渗透各行各业,推动社会文明、提高生活质量。
  热喷涂技术表面工程一个重要分支,它通过火焰、电弧或等离子体等热源,将某种线状粉末状材料加热至熔融或半融化状态,并将加速形成熔滴高速喷向基体形成涂层。涂层具有耐磨损、而腐蚀、而高温隔热等优异性能,并能对磨损、腐蚀或加工超差引起零件尺寸减小进行修复。热喷涂技术应用主要包括:长效防腐、机械修复及先进制造技术、模具制作与修复、制造特殊功能涂层等四个方面。目前,热喷涂技术已广泛应用于几乎所有工业领域以及家庭用品(如不粘锅、红外线保健电热器等)。
  20世纪末,热喷涂技术发展十分迅速,并迅速被推广使用。1980年到2000年,热喷涂市场变化见表1。到20世纪末,等离子喷涂仍然居主导地位。值得注意,高速火焰喷涂(HVOF)迅速发展,将占据25%市场比例,居第二位。电弧喷涂技术,由于经济性好、涂层性能比火焰喷涂层优越,将部分代替火焰喷涂技术上升到第三位。
  表1 主要热喷涂方法应用比例
  年份
  火焰喷涂
  电弧喷涂
  等离子喷涂
  高速火焰喷涂
  1980年
  39%
  6%
  55%
  -
  2000年
  12%
  15%
  48%
  25%
  2 热喷涂技术应用
  热喷涂技术目前已经得到了广泛应用,其主要应用领域如表2所示。
  表2 热喷涂涂层主要应用领域
  领域
  主要类型
  涂层材料类型
  防护涂层
  阳极性防护涂层(抗大气压及浸渍腐蚀涂层)
  Zn、Al、Zn-Al合金、Al-Mg合金、Al-Re
  阴极性防护涂层(抗化学腐蚀涂层)
  不锈钢、有色金属及合金、氧化物陶瓷、塑料等高分子材料
  抗高温氧化涂层
  Ni基、Co基合金、MCrAIY合金、氧化物陶瓷
  强化涂层
  耐磨粒磨损及冲蚀磨损
  碳化物+金属、自熔性合金、氧化物陶瓷
  耐摩擦磨损涂层
  Mo或Mo+合金;有色金属及合金;自熔性合金;氧化物陶瓷
  强腐蚀介质耐磨涂层
  自熔性合金、高合金、陶瓷
  特殊功能涂层
  热障涂层
  氧化物陶瓷
  可磨密封涂层
  金属+非金属复合材料
  热辐射涂层
  氧化物复合材料
  导电屏蔽及防辐射涂层
  金属
  固体润滑涂层
  金属+非金属复合材料
  超导、耐电、高温塑料等特殊涂层
  近年发展趋势特点:(1)大面积长效防护技术得到广泛应用,对于长期暴露户外大气钢铁结构件采用喷涂铝、锌及其合金涂层,代替传统刷油漆方法,实行阴极保护进行长效大气防腐;(2)采用热喷涂技术修复与强化大型关键设备及进口零部件国产化;(3)超音速火焰喷涂技术应用:(4)气体爆燃式喷涂技术进一步得到应用;(5)高速、自动氧乙炔火焰末喷涂技术发展迅速;(6)热喷技术化工防腐工程得到应用;(7)激光重熔技术开始应用。目前,热喷涂技术军事、水利、电力、化工、建筑、环保、生物等众多工程领域等方面得到了日益广泛应用,热喷涂海洋工程方面也得到了广泛应用。对船身、甲板、驳船、大平底船、拖船等,热喷涂都取得了良好长效保护效果。
  3 热喷涂技术化工、石油行业应用
  化工行业,腐蚀尤为严重,它不仅造成大量材料设备损失,而且因腐蚀造成企业停产。安全事故及环境污染所带来损失更难以估量。防止“跑、冒、滴、漏”化工企业设备管理主要任务之一。集多种工艺方法于一身、以表面强化为宗旨热喷涂技术可以喷涂所有固态工程材料,并具有良好化学稳定性,目前化工行业已得到日益广泛应用。化工介质往往含有硫及氧,如燃料、酒精、醋酸、甲苯、甘油、糖浆储罐,原轴套机械密封叶轮,均可通过热喷涂解决防腐。对一般弱腐蚀介质可以通过金属热喷涂铝、锌、不锈钢加封闭解决,对强酸、碱等通过塑料火焰喷涂环氧、聚四氟乙烯等解决。效果十分显著。热喷涂化工行业典型应用有如下几个方面:1、以低级材质 加热喷涂层取代不锈钢、钛合金等高级材质不锈钢。2、可作为化工反应罐、贮罐、搅拌装置管道防腐涂层。3、可作为搪玻璃设备崩瓷损坏良好修补层。
  热喷涂石油工业也得到了广泛应用。热喷涂已成功用于石油勘探,开采等设备修复防护。热喷涂涂层已成功用于石油钢管、海洋平台长效防腐。某井下作业公司工程安装公司引进电弧喷涂技术,较好地解决了金属防腐难题,填补了油田金属防腐空白。工程安装公司目前已将该技术应用到线材、板材、型材及金属设备,喷涂后产品防腐能力提高了2倍以上。

  1 表面工程及热喷涂技术特点及发展
  表面工程经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面非金属表面形态、化学成份组织结构应力状态,以获得所需要表面性能系统工程。
  表面工程综合了多个领域基础理论、技术最新成果。表面工程技术因基体材料表面制造了一层涂层或薄膜,或通过表面改性赋予材料许多特殊性能,使材料表面性能大大优于材料基体,不仅能大大延伸基体材料应用领域,而且解决了许多领域材料无法满足环境要求问题。表面工程技术解决人类发展遇到资源、能源、环境等共同问题起着不可替代重要作用。
  由于表面工程技术节能、节材,从而保护了人类赖以生存宝贵资源,同时还对环境保护起到了非常关键作用。21世纪表面工程技术将渗透各行各业,推动社会文明、提高生活质量。
  热喷涂技术表面工程一个重要分支,它通过火焰、电弧或等离子体等热源,将某种线状粉末状材料加热至熔融或半融化状态,并将加速形成熔滴高速喷向基体形成涂层。涂层具有耐磨损、而腐蚀、而高温隔热等优异性能,并能对磨损、腐蚀或加工超差引起零件尺寸减小进行修复。热喷涂技术应用主要包括:长效防腐、机械修复及先进制造技术、模具制作与修复、制造特殊功能涂层等四个方面。目前,热喷涂技术已广泛应用于几乎所有工业领域以及家庭用品(如不粘锅、红外线保健电热器等)。
  20世纪末,热喷涂技术发展十分迅速,并迅速被推广使用。1980年到2000年,热喷涂市场变化见表1。到20世纪末,等离子喷涂仍然居主导地位。值得注意,高速火焰喷涂(HVOF)迅速发展,将占据25%市场比例,居第二位。电弧喷涂技术,由于经济性好、涂层性能比火焰喷涂层优越,将部分代替火焰喷涂技术上升到第三位。
  表1 主要热喷涂方法应用比例
  年份
  火焰喷涂
  电弧喷涂
  等离子喷涂
  高速火焰喷涂
  1980年
  39%
  6%
  55%
  -
  2000年
  12%
  15%
  48%
  25%
  2 热喷涂技术应用
  热喷涂技术目前已经得到了广泛应用,其主要应用领域如表2所示。
  表2 热喷涂涂层主要应用领域
  领域
  主要类型
  涂层材料类型
  防护涂层
  阳极性防护涂层(抗大气压及浸渍腐蚀涂层)
  Zn、Al、Zn-Al合金、Al-Mg合金、Al-Re
  阴极性防护涂层(抗化学腐蚀涂层)
  不锈钢、有色金属及合金、氧化物陶瓷、塑料等高分子材料
  抗高温氧化涂层
  Ni基、Co基合金、MCrAIY合金、氧化物陶瓷
  强化涂层
  耐磨粒磨损及冲蚀磨损
  碳化物+金属、自熔性合金、氧化物陶瓷
  耐摩擦磨损涂层
  Mo或Mo+合金;有色金属及合金;自熔性合金;氧化物陶瓷
  强腐蚀介质耐磨涂层
  自熔性合金、高合金、陶瓷
  特殊功能涂层
  热障涂层
  氧化物陶瓷
  可磨密封涂层
  金属+非金属复合材料
  热辐射涂层
  氧化物复合材料
  导电屏蔽及防辐射涂层
  金属
  固体润滑涂层
  金属+非金属复合材料
  超导、耐电、高温塑料等特殊涂层
  近年发展趋势特点:(1)大面积长效防护技术得到广泛应用,对于长期暴露户外大气钢铁结构件采用喷涂铝、锌及其合金涂层,代替传统刷油漆方法,实行阴极保护进行长效大气防腐;(2)采用热喷涂技术修复与强化大型关键设备及进口零部件国产化;(3)超音速火焰喷涂技术应用:(4)气体爆燃式喷涂技术进一步得到应用;(5)高速、自动氧乙炔火焰末喷涂技术发展迅速;(6)热喷技术化工防腐工程得到应用;(7)激光重熔技术开始应用。目前,热喷涂技术军事、水利、电力、化工、建筑、环保、生物等众多工程领域等方面得到了日益广泛应用,热喷涂海洋工程方面也得到了广泛应用。对船身、甲板、驳船、大平底船、拖船等,热喷涂都取得了良好长效保护效果。
  3 热喷涂技术化工、石油行业应用
  化工行业,腐蚀尤为严重,它不仅造成大量材料设备损失,而且因腐蚀造成企业停产。安全事故及环境污染所带来损失更难以估量。防止“跑、冒、滴、漏”化工企业设备管理主要任务之一。集多种工艺方法于一身、以表面强化为宗旨热喷涂技术可以喷涂所有固态工程材料,并具有良好化学稳定性,目前化工行业已得到日益广泛应用。化工介质往往含有硫及氧,如燃料、酒精、醋酸、甲苯、甘油、糖浆储罐,原轴套机械密封叶轮,均可通过热喷涂解决防腐。对一般弱腐蚀介质可以通过金属热喷涂铝、锌、不锈钢加封闭解决,对强酸、碱等通过塑料火焰喷涂环氧、聚四氟乙烯等解决。效果十分显著。热喷涂化工行业典型应用有如下几个方面:1、以低级材质 加热喷涂层取代不锈钢、钛合金等高级材质不锈钢。2、可作为化工反应罐、贮罐、搅拌装置管道防腐涂层。3、可作为搪玻璃设备崩瓷损坏良好修补层。
  热喷涂石油工业也得到了广泛应用。热喷涂已成功用于石油勘探,开采等设备修复防护。热喷涂涂层已成功用于石油钢管、海洋平台长效防腐。某井下作业公司工程安装公司引进电弧喷涂技术,较好地解决了金属防腐难题,填补了油田金属防腐空白。工程安装公司目前已将该技术应用到线材、板材、型材及金属设备,喷涂后产品防腐能力提高了2倍以上。

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