電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

1、、電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望1. 電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展過程電弧噴涂技術(shù)是熱噴涂技術(shù)的重要組成部分之一，既是一種古老的噴涂技 術(shù)，乂是一種嶄新的噴涂技術(shù)。該技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)由于受噴涂設(shè)備 性能的限制，只能噴涂一些低熔點(diǎn)的金屬材料來防止鋼鐵表面銹蝕。隨著熱噴涂 技術(shù)的發(fā)展與提高，電弧噴涂技術(shù)也在不斷進(jìn)步。到了 20世紀(jì)屮期，電弧噴涂 技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了重要地位。后來由丁等離子、爆炸等噴涂技術(shù)的出現(xiàn)，而且能滿 足航空航天及火箭等尖端技術(shù)的需要，在某種程度上乂限制了電弧噴涂技術(shù)的發(fā) 展。20世紀(jì)70年代以來，粉芯絲材的出現(xiàn)給電弧噴涂技術(shù)帶來了生機(jī)。粉芯絲 材既克服了高合金成分難以拔絲的困難，同時(shí)

2、還能使一些不導(dǎo)電的顆粒材料(陶 瓷及碳化物)填充到粉芯絲材中,在電弧噴涂上得以應(yīng)用,如ai2o3,、ti02、tib2 和crq等。由于粉芯絲材的成分具有易調(diào)節(jié)、生產(chǎn)周期短、選材便利以及成本 較低等優(yōu)點(diǎn)，因此促進(jìn)了電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展。近來隨著高合金和鋅鋁合金 (85/15)絲材的出現(xiàn)，使電弧噴涂技術(shù)得到更快的發(fā)展。2. 電弧噴涂技術(shù)進(jìn)入了嶄新時(shí)代進(jìn)入80年代以后，隨著電弧噴涂材料品種的不斷增加及性能不斷提高，電 弧噴涂設(shè)備乂向精密化、口動(dòng)化方向發(fā)展，如超速電弧噴涂、高速脈沖電弧噴涂、 復(fù)合電弧噴涂、保護(hù)氣體電弧噴涂及真空電弧噴涂等。這些新的電弧噴涂工藝技 術(shù)的出現(xiàn)，人人提高了噴涂效率，改善了涂

3、層質(zhì)量，拓寬了電弧噴涂技術(shù)的應(yīng)用 領(lǐng)域。當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)很受青睞，在國民經(jīng)濟(jì)的許多部門發(fā)揮了重要作用，使古老 的電弧噴涂技術(shù)煥發(fā)了青春。3. 電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望高能等離了噴涂、高速火焰噴涂(hv0f)和燃?xì)獗▏娡考夹g(shù)固然在航空航天 及國防等尖端領(lǐng)域的應(yīng)用是不可缺少的，但由于設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)昂貴，乂不易現(xiàn) 場(chǎng)施工，因此電弧噴涂技術(shù)在某些領(lǐng)域里可以取代上述工藝方法。如電廠鍋爐受 熱面、鋼廠轉(zhuǎn)爐煙罩及化工儲(chǔ)罐等許多行業(yè)的防腐耐磨涂層。據(jù)有關(guān)資料顯示，電弧噴涂技術(shù)在1960年、1980年和2000年占噴涂技術(shù)的比例分別為15%、6%和 15%。2000年以后.由弧噴涂持術(shù)龍辟的審加迅諫.預(yù)il-

4、iwyl-約占噴涂特術(shù)的比例已到吧 粒了 速茂 一和 爾呼 理虛 咅劉 超芒電弧噴涂*電弧噴涂j 5r uft»超音速變受宜了 高, 立法 乍原 |勺超 層，2. 涂層特點(diǎn)(1) 粒子速度 超音速電弧噴涂粒子速度高，采用kodak 1012型高速運(yùn)動(dòng)分 析儀測(cè)得純鋁涂層的粒了最大速度為385. 7m/s,平均速度為373. 6m/s, t8鋼涂 層的粒子最大速度為301. 9m/s,平均速度為259. 6m/s。(2) 結(jié)合強(qiáng)度 按照標(biāo)準(zhǔn)astmc633-1979在電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行涂層結(jié)合 強(qiáng)度測(cè)試。以常用材料3crl3為例,涂層結(jié)合強(qiáng)度平均值60mpa,最大值為 68.lmpa

5、o(3) 涂層孔隙率以3crl3為例，用金相檢查法測(cè)定：涂層均勻致密，無大 的空洞缺陷，孔隙平均大小為0.9um,孔隙率為0.7%。(4) 涂層硬度 采用micromet-ii顯微硬度計(jì)測(cè)試，以3crl3為例，涂層硬 度平均值為397hvo(5) 粒子霧化用s-2700掃描電鏡觀察霧化粒子的形貌，同時(shí)測(cè)量粒子的粒 度 以3crl3為例，3crl3粒子基本成球形，平均粒度為4. 32 u m,較大的為18. 8 u m,較小的為lum,粒子霧化效果好，分布均勻。3. 各種噴涂方法的工藝特點(diǎn)由于采用的熱源不同、噴涂方法不同，因此其熱源溫度與粒子飛行速度也不411c musisrruo0門vo .0

6、25«xo250 9-1.30 40 .25cw6i5 愉0 41ml0.300 0220.023q. 91a i7rr 十 t t.人 j 亠 '-x-x-a it % f 0 .段締代學(xué)j«分(鶴分故)4. 三種噴涂方法純鋁涂層的主要性能超音速電弧噴涂由于采用了拉法爾噴嘴，將噴涂粒子速度提高到超音速，因此戲*2三驢棗漁方法純8涂宦主要性能弋孔卒(») : 2o10-12321ibw3-1020- 40好41 2hv疋您途電直徐<140-60(cwhy三，超音速電弧噴涂技術(shù)在重要工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用由表1可以看出，盡管超音速火焰(hvof)噴涂工藝方法的

7、粒子飛行速度超過 超音速電弧噴涂方法，但其設(shè)備復(fù)雜，不能到現(xiàn)場(chǎng)噴涂施工。而超音速電弧噴涂 方法的粒子總行速度大大超過了氧乙烘火焰絲材噴涂和普通電弧噴涂方法，且能 在現(xiàn)場(chǎng)噴涂施工。結(jié)合我公司近年來采用超音速電弧噴涂技術(shù)在幾個(gè)工業(yè)部門的 成功應(yīng)用，下面作簡要概述。1.電廠鍋爐受熱面(鍋爐四彳;)高溫腐蝕磨損一直是工業(yè)鍋爐普遍存在的問題，給生產(chǎn)帶來極人危害。僅以火力發(fā)電廠為例，燃煤鍋爐是重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，有專家預(yù)測(cè)到2050年，我國協(xié)對(duì)瀝作斥機(jī)紗免勧音詞泛邸:器）離蝕爐。iomw避0超仔廣圖2超音速電弧噴涂循環(huán)流化床鍋爐水冷壁（1）涂層結(jié)構(gòu) 水冷壁基材+耐磨合金涂層+封閉層，組成耐高溫、耐磨損、耐

8、腐 蝕復(fù)合涂層。其屮，sam耐磨合金層底層20.7mm （北京t業(yè)大學(xué)生產(chǎn)的粉芯絲 材），特制耐高溫封閉層為0. 1mm,涂層總厚度上0. 8mmo（2）涂層主要性能 熔點(diǎn)1300°c,可長期在900°c環(huán)境下上作。線膨脹系數(shù)（12. 214） x 10“心,與20鍋爐鋼基本相近（20g鋼的線膨脹系數(shù)為11. 1613. 95 xlo/do涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度50mpao涂層不更度：94913621-iv（即鼻 67hrc換算值）。涂層耐磨度相當(dāng)t q235鋼的18倍以上。涂層抗高溫氧化 tt：6. 3mg/cm2 （750°c氧化250h）。涂層孔隙率1%。噴涂時(shí)控制基材溫度w 120°c,基體不發(fā)生變形。上述復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)、涂層厚度和涂層性能，完全可以滿足循環(huán)流化床鍋爐受 熱而運(yùn)行t況條件的耍求，我公司已經(jīng)在全國十兒個(gè)電廠、化肥廠和造紙廠的循 環(huán)流化床鍋爐受熱面上得到成功應(yīng)用。（3）sam涂層性能檢測(cè)（經(jīng)北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院檢測(cè)）檢測(cè)所用設(shè)備包 括：金相顯微鏡、hxd-1000數(shù)字式顯微硬度計(jì)、mts-800材料拉伸試驗(yàn)機(jī)和mls 225濕式橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。sa