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热喷涂工艺及材料选择

金属表面热喷涂工艺如上述种类很多,如:高温火焰喷涂、亚音速喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂、超音速电弧喷涂、冷喷涂等。等离子喷涂,超音速火焰喷涂 只能在工厂操作间施工及在实施对高密机件应用,不能方便地在现场施工。从广泛意义上来说,粉末材料的选择比线材选择要宽的多,也就是说,根据实际需要(比 如说抗磨损硬度大),粉末材料比线材更能满足用户需要。这是因为某些材料(比如说抗磨损、硬度大)制备成线材比制备成粉末要困难的多。高温火焰喷涂使用的 是粉末材料,涂层的使用性能也能达到要求(比如抗磨性能),而且结合强度最大(它是一种冶金结合),但是,高温火焰喷涂时要把基体加热至很高温度(烧 红),这可能对某些工件(比如说耐高温、高压的锅炉承压部件)的组织有影响,另外加热时还可能使工件变形,因而此工艺一般不在锅炉四管上应用,但它在风机 叶轮等设备上的应用效果显著,对于叶轮边沿高磨损区域的防磨效果很好。亚音速火焰喷涂能像高温火焰喷涂一样选择理想的材料(比如说抗磨性),也没有高温火 焰喷涂那样对基体组织结构产生负面影响,但其致命的缺点是涂层的结合强度低,对于某些工况(比如循环流化床锅炉燃烧工况)其涂层难以支撑,可用于煤粉炉防 腐蚀,风粉、烟道的防腐还是有一定效果的,超音速电弧喷涂所用材料是金属线材,线材的选择比粉末材料的选择对用户的需求(比如说抗磨损性)虽然要差,但其 最大的优势是喷涂涂层结合强度高,对于某些工况(比如循环流化床锅炉燃烧工况)其能很好的适用(耐冲蚀性能好),并且其喷涂过程中粘覆温度仅有200℃左 右,对承压部件金属组织结构没有任何影响,因而近几年人们在其材料开发上进行了不懈努力,利用管状粉芯线材,向其中添加具有其它功能的材料(如耐磨硬质碳 化物相等),从而实现了其对用户的需求(比如说抗磨损性能),涂层的性能基本已接近火焰喷涂涂层,又电弧喷涂,熔化线材所用热源取之于电能,能源利用率 高,并且喷涂过程中其材料利用率(沉积率)也高,喷涂速度快,能够大面积施工,生产效率高,成本低,因而广泛应用于电站锅炉四管的防磨喷涂施工。

各种热喷涂的技术特点

项 目

粉末火焰喷涂

丝材火焰喷涂

电弧喷涂

等离子喷涂

高速火焰喷涂(HVOF)

冷喷涂

火焰温度/℃

3100

3100

4000

5000~10000

2900

常温

颗粒飞行速度/m.s-1

50~70

100~120

150~850

200~850

600~1200

50~150

结合强度/MPa

冶金结合

21~42

28~68

35~70

60~90

20~60

孔隙率/%

0.7~1.2

3~8

0.9~3.0

0.5~3.0

0.5~2.0

<5

生产效率 /kg·h-1

5~6

5~8

5~20

5~10

4~6

10~30

生产成本

较低

较高

最高

最低