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浅析热喷涂技术的“热”门应用
2020年09月16日    阅读量:543    新闻来源:DT新材料  |  投稿

热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。


热喷涂具有用材广泛、设备轻便、工艺灵活、操作程序少、可快捷修复、适应性强、涂层厚度可控等优点,适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和功能性涂层,已广泛应用于石油化工、航空航天、交通、造纸和机械等领域。

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01  热喷涂在航空发动机中的应用


航空发动机中,超过75%的发动机部件需要喷涂,不同部件对涂层性能要求也不同,性能又与涂层材料、喷涂工艺、喷涂技术有关涂料在线coatingol.com。其中热喷涂材料是技术核心之一,发展热喷涂材料能为航空发动机提供更好的安全性,这就给了涂层材料很大的发展空间。

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下面简单阐述一下几类热喷涂材料在航空发动机中的的应用:


耐磨涂层材料


在机械工程领域,最常见的一种故障形式就是因为机器零件因为长时间的运行而出现磨损所导致的。而降低这种机械故障的方法就是及时更换零件或者增强零件的耐磨性,但经常更换零件势必会造成更大的人力以及财力资源的浪费。耐磨材料的出现极大的满足了人们的需求,降低了物料对设备部件冲刷造成的磨损。对航空发动机的部件来说,其耐磨涂层材料一定满足熔点高、硬度高、抗冲击磨损性能好等要求,采用热喷涂技术得到的耐磨涂层都具有优良的耐磨性能。


封严涂层材料


对航空发动机来说,转子之间的间隙对其工作效率也有极大的影响。较小的间隙不仅能大大提高航空发动机的效率,降低油耗,同时还有效改善了发动机的安全性能,因此在航空发动机中使用了大量的封严涂层材料。为了满足当前航空发动机的运行要求,航空发动机使用的封严涂层材料需要具备高强度及抵抗气体冲击力的能力,一般为金属和非金属复合材料,截止目前已有20多种可行喷涂材料,陶瓷材料和纳米材料等方面的热喷涂材料研究也在进行中。


高温防护涂层材料


航空发动机在运行过程中会产生大量的热量,为了防止发动机部件出现因高温氧化等现象,需要在其表面喷涂高温防护材料。根据运行过程中的实际需求,所涂抹的高温防护涂层除了具备基本的抗高温以及抗氧化性之外,还需要这种涂层材料的物质在高温条件下不出现分解并且和被涂抹机体表面之间不发生任何反应。


尺寸修复涂层材料


在航空发动机的运行过程中,在其零件表面涂抹相应材料,只是为了有效减少磨损或者其他损伤的概率,并不能直接杜绝这种损伤情况的发生。因此航空发动机经过长时间的运行,难免会有部分零件会出现磨损或者其他损伤,而这些损伤会改变原本零件尺寸,影响机器的正常运行,因此修复涂层材料的研究也极其重要。另外,根据实际修复过程的不同还需要采用相应科学合理的喷涂技术以及喷涂工艺。


增强发动机性能、降低维修成本、 延长寿命、提高安全指数。


02 热喷涂在火力电厂锅炉防护中的应用

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锅炉是一种特殊的密闭性的热工设备。不仅直接要受火焰与烟气的冲刷,而且要承受比大气压力高的介质压力。在锅炉事故中,“四管”(指水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管)爆漏次数最多,约占锅炉全部事故的40%-60%,甚至达70%。所以,加强锅炉的维护保养,是保证锅炉安全经济运行非常重要的环节之一。

  

热喷涂技术,作为表面工程技术重要组成之一,因其强大的材料适应能力,在许多工况下具有卓越的耐磨损能力、耐腐蚀能力、耐高温能力、绝缘能力等,其在锅炉防护领域的应用是科技发展的必然结果。

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喷涂过程一般经历以下四个阶段: 喷涂材料被加热、熔化;熔化的喷涂材料被雾化; 熔融或熔化的微细颗粒的喷射飞行; 粒子在基材表面发生碰撞、变形、凝固和堆积形成涂层。

  

根据采用能源种类不同可以分为三类(如下图)。目前,在我国燃煤电厂锅炉防护领域中应用最为广泛的是电弧喷涂技术。此外,超声速火焰喷涂以及火焰粉末喷涂技术也有一定程度的应用。

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电弧喷涂技术

  

电弧喷涂是利用两根被喷涂的丝材作自耗电极,当两丝材短接将电弧引燃后,只要丝材连续送进,不断补充熔化并被压缩空气吹向工件,就能维持电弧燃烧即喷涂过程。与其他热喷涂工艺相比,电弧喷涂设备简单,喷涂成本较低但效率很高,且对操作人员的要求较低,现场施工时可重复性较强。因此,在电厂锅炉“四管”的现场喷涂防护中,一般均采用电弧喷涂工艺。


超声速火焰喷涂技术

  

超声速火焰喷涂技术是使助燃气体与燃烧气体在燃烧室内燃烧产生高压火焰,再经特制的喷嘴射出高速焰流,从而将送入其中的粉体材料加热、加速喷射到基体表面形成涂层的方法。采用超声速喷涂工艺制备的涂层非常致密,结合强度高,具有极低的孔隙率。NiCr-Cr3C2是使用超声速火焰喷涂工艺对电厂锅炉管壁进行防护时最常使用的粉体材料,具有很好的耐磨粒磨损性能。


火焰粉末喷涂技术

  

粉末火焰喷涂是采用氧乙炔火焰为热源,使用粉末作为喷涂材料的热喷涂方法。在喷涂过程中或涂层形成后,对基体和涂层加热,使涂层在基体表面熔融,并和基体产生扩散或互熔,形成与基材冶金结合的涂层。


降低维修成本、提高生产效率、提高设备安全性能


03 其它应用


热喷涂技术在冶金、交通、焚烧锅炉、化学工业锅炉、海洋石化、印刷造纸业、通用机械等方面也有许多应用。


04


热喷涂技术在国内已经得到了较大的发展和广泛应用,在国民经济中做出了重要贡献,但是热喷涂在实际应用中,仍然存在一些问题。具体分析,详见下回分解。


标签:工业涂料辅料与设备涂装应用技术中心涂装
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