聊聊熱噴涂技術在各個行業的應用方式及涂層材料選擇

　　熱噴涂技術是利用熱源加熱噴涂材料熔化或半熔化，并以一定速度噴涂沉積在預處理后的基材表面形成涂層的方法。

 

　　熱噴涂具有材料廣泛、設備輕便、工藝靈活、操作工序少、修復快、適應性強、涂層厚度可控等優點。適用于各種基材的零件，幾乎可以在所有固體材料上制備各種保護涂層和功能涂層。廣泛應用于石油化工、航空航天、交通運輸、造紙、機械等領域。
 

 

 

　　在航空發動機中，75%以上的發動機部件需要噴涂，不同的部件對涂層性能有不同的要求，這與涂層材料、噴涂工藝和噴涂技術有關。其中，熱噴涂材料是核心技術之一，熱噴涂材料的發展可以為航空發動機提供更好的安全性，這為涂層材料提供了巨大的發展空間。

 

　　下面簡單介紹幾種熱噴涂材料在航空發動機中的應用:

 

 

　　在機械工程領域，最常見的故障形式之一是由于長期運行造成的機械零件磨損。減少這種機械故障的方法是及時更換零件或增強零件的耐磨性，但頻繁更換零件必然會造成更大的人力和財力浪費。耐磨材料的出現極大地滿足了人們的需求，減少了材料沖刷設備零件造成的磨損。對于航空發動機部件來說，耐磨涂層材料必須滿足高熔點、高硬度和良好的沖擊耐磨性的要求，而熱噴涂技術獲得的耐磨涂層具有優異的耐磨性。

 

 

　　對于航空發動機來說，轉子間隙對其工作效率有很大的影響。小間隙不僅可以大大提高航空發動機的效率，降低油耗，還能有效提高發動機的安全性能，因此航空發動機中大量使用密封涂層材料。為了滿足當前航空發動機的使用要求，航空發動機所用的密封涂層材料需要具有較高的強度和抗氣體沖擊力，一般為金屬和非金屬復合材料。到目前為止，已經有20多種可行的噴涂材料，陶瓷材料、納米材料等熱噴涂材料也在研究中。

 

 

　　航空發動機在運行過程中會產生大量的熱量。為了防止發動機部件在高溫下被氧化，有必要在其表面噴涂高溫保護材料。根據操作過程中的實際要求，涂層高溫防護涂層不僅具有基本的耐高溫和抗氧化性能，還需要涂層材料在高溫下不分解，不與被涂層體表面發生反應。

 

 

　　航空發動機在運行過程中，在其零件表面涂覆相應的材料，只是為了有效降低磨損或其他損傷的概率，并不能直接防止此類損傷的發生。因此，長時間運轉后，不可避免地會有部分零件磨損或損壞，從而改變原有零件尺寸，影響機器的正常運轉。因此，研究修復涂層材料是極其重要的。此外，根據實際修復工藝，需要采用相應的科學合理的噴涂工藝和噴涂工藝。

 

　　提高發動機性能，降低維修成本，延長使用壽命，提高安全指數。
 

 

 

　　鍋爐是一種特殊的封閉式熱力設備。不僅被火焰和煙霧直接沖走，還承受高于大氣壓的中壓。鍋爐事故中，“四管”(水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管)泄漏次數最多，約占所有鍋爐事故的40%-60%，甚至高達70%。因此，加強鍋爐的維護是保證鍋爐安全經濟運行的重要環節之一。

 

　　熱噴涂技術作為表面工程技術的重要組成部分之一，因其材料適應性強，在多種工況下具有優異的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性和絕緣性。它在鍋爐保護領域的應用是科學技術發展的必然結果。

 

　　噴涂過程一般經歷以下四個階段:噴涂材料加熱熔化；將熔化的噴涂材料霧化；熔化或熔化的微粒的噴射飛行；顆粒碰撞、變形、固化并積聚在基材表面形成涂層。

 

　　根據能量類型的不同，可以分為三類(如下圖所示)。目前，電弧噴涂技術在我國燃煤電廠鍋爐保護領域得到廣泛應用。此外，超音速火焰噴涂和火焰粉末噴涂技術也得到了一定程度的應用。

 

 

　　電弧噴涂是用兩根噴涂的焊絲作為自耗電極。當兩根焊絲短路引燃電弧時，只要焊絲連續進給，連續熔化，用壓縮空氣吹向工件，就能維持電弧燃燒，即噴涂過程。與其他熱噴涂工藝相比，電弧噴涂設備簡單，噴涂成本低但效率高，對操作人員要求低，現場施工重復性強。因此，電站鍋爐“四管”的現場噴涂保護一般采用電弧噴涂技術。

 

 

　　超聲波火焰噴涂技術是將助燃氣體和燃燒氣體在燃燒室中燃燒，產生高壓火焰，然后通過專用噴嘴噴出高速火焰流，使送入其中的粉體材料受熱，以加速的速度噴到基體表面形成涂層的方法。超音速噴涂工藝制備的涂層非常致密，結合強度高，孔隙率極低。NiCr-Cr3C2是采用超音速火焰噴涂技術保護電廠鍋爐管壁時最常用的粉末材料，具有良好的耐磨性。

 

 

　　粉末火焰噴涂是以氧乙炔火焰為熱源，粉末為噴涂材料的熱噴涂方法。在噴涂過程中或涂層形成后，加熱基材和涂層，使涂層在基材表面熔化，并與基材擴散或相互熔化，形成與基材冶金結合的涂層。

 

　　降低維護成本，提高生產效率，提高設備安全性能

 

 

　　熱噴涂技術在冶金、運輸、焚燒鍋爐、化工鍋爐、海洋石化、印刷造紙、通用機械等方面也有很多應用。

 

　　熱噴涂技術在我國得到了極大的發展和廣泛的應用，為國民經濟做出了重要貢獻。然而，熱噴涂在實際應用中仍存在一些問題。