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什么是熱噴涂技術(shù)

熱噴涂技術(shù)在國家標準 GB/T18719—2002《熱噴涂 術(shù)語、分類》中定義:熱噴涂技術(shù)是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài),并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預處理的基體表面形成涂層的方法
熱噴涂技術(shù)在國家標準 GB/T18719—2002《熱噴涂 術(shù)語、分類》中定義:熱噴涂技術(shù)是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài),并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預處理的基體表面形成涂層的方法。熱噴涂技術(shù)在普通材料的表面上,制造一個特殊的工作表面,使其達到:防腐、耐磨、減摩、抗高溫、抗氧化、隔熱、絕緣、導電、防微波輻射等一系多種功能,使其達到節(jié)約材料,節(jié)約能源的目的,我們把特殊的工作表面叫涂層,把制造涂層的工作方法叫熱噴涂。熱噴涂技術(shù)是表面過程技術(shù)的重要組成部分之一,約占表面工程技術(shù)的三分之一。

 1、優(yōu)點 

1、設(shè)備輕便,可現(xiàn)場施工。
2、工藝靈活、操作程序少??煽旖菪迯停瑴p少加工時間。
3、適應性強,一般不受工件尺寸大小及場地所限。
4、涂層厚度可以控制。
5、除噴焊外,對基材加熱溫度較低,工件變形小,晶相組織及性能變化也較小。
6、適用各種基體材料的零部件、幾乎可在所有的固體材料表面上制備各種防護性涂層和功能性涂層。

 2、特點 

從熱噴涂技術(shù)的原理及工藝過程分析,熱噴涂技術(shù)具有以下一些特點:
⒈ 由于熱源的溫度范圍很寬,因而可噴涂的涂層材料幾乎包括所有固態(tài)工程材料,如金屬,合金,陶瓷,金屬陶瓷,塑料以及由它們組成的復合物等. 因而能賦予基體以各種功能(如耐磨,耐蝕,耐高溫,抗氧化,絕緣,隔熱,生物相容,紅外吸收等)的表面.
⒉ 噴涂過程中基體表面受熱的程度較小而且可以控制,因此可以在各種材料上進行噴涂(如金屬,陶瓷,玻璃,布疋,紙張,塑料等),并且對基材的組織和性能幾乎沒有影響,工件變形也小.
⒊設(shè)備簡單,操作靈活,既可對大型構(gòu)件進行大面積噴涂,也可在指定的局部進行噴涂;既可在工廠室內(nèi)進行噴涂也可在室外現(xiàn)場進行施工。
⒋噴涂操作的程序較少,施工時間較短,效率高,比較經(jīng)濟. 隨著熱噴涂應用要求的提高和領(lǐng)域的擴大,特別是噴涂技術(shù)本身的進步,如噴涂設(shè)備的日益高能和精良,涂層材料品種的逐漸增多,性能逐漸提高,熱噴涂技術(shù)近十年來獲得了飛速的發(fā)展,不但應用領(lǐng)域大為擴展,而且該技術(shù)已由早期的制備一般的防護涂層發(fā)展到制備各種功能涂層;由單個工件的維修發(fā)展到大批的產(chǎn)品制造;由單一的涂層制備發(fā)展到包括產(chǎn)品失效分析,表面預處理,涂層材料和設(shè)備的研制,選擇,涂層系統(tǒng)設(shè)計和涂層后加工在內(nèi)的噴涂系統(tǒng)工程;成為材料表面科學領(lǐng)域中一個十分活躍的學科.并且在現(xiàn)代工業(yè)中逐漸形成 象鑄,鍛,焊和熱處理那樣的獨立的材料加工技術(shù).成為工業(yè)部門節(jié)約貴重材料,節(jié)約能源,提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長產(chǎn)品使用壽命,降低成本,提高工效的重要的工藝手段,在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域內(nèi)得到越來越廣泛的應用。

 3、技術(shù)優(yōu)勢 

1.能有機地把金屬材料的強韌性、易加工性等和陶瓷材料的耐高溫、耐磨和耐腐蝕等特性結(jié)合起來。
2.合理選擇涂層材料和適宜的噴涂工藝,可以獲得各種功能的表面強化涂層。
3.不受基體的限制:用于熱噴涂的基體材料可以是金屬、陶瓷、水泥、耐火材料、石料、石膏等無機材料,也可以是塑料、橡膠、木材、紙張等有機材料。
4.不受工件尺寸和施工場所的限制。
5.涂層沉積速率快,厚度可控,工藝簡單。
6.陶瓷涂層的可加工性好,且涂層損壞后可再進行噴涂。

 4、發(fā)展趨勢 

熱噴涂技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)得到了比較廣泛的推廣應用,近年來發(fā)展的趨勢和特點是:
⑴大面積長效防護技術(shù)得到了廣泛應用
對于長期暴露在戶外大氣的鋼鐵結(jié)構(gòu)件,采用噴涂鋁、鋅及其合金涂層,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的刷油漆方法,實行陰極保護進行長效大氣防腐,近年來得到了迅速發(fā)展。如電視鐵塔、橋梁、公路設(shè)施、水閘門、微波塔、高壓輸電鐵塔、地下電纜支架,航標浮鼓、豎井井筒等大型工程,都采用了噴涂鋁、鋅及其合金方法進行防腐。國內(nèi)有幾十個專業(yè)噴涂廠從事這方面工作,噴涂面積每年達幾百萬平方米以上。這項技術(shù)不僅在國內(nèi)大量推廣應用,而且在援外工程中也得到了較好的推廣應用。

⑵修復強化大型設(shè)備及進口零部件國產(chǎn)化
修復強化大型設(shè)備及進口零部件國產(chǎn)化 近年來這方面已有許多成功應用實例,如:一米七軋機、高速風機轉(zhuǎn)子,大型擠壓機柱塞、大型齒輪、電極擠壓成型嘴、大功率汽車曲軸等。這些工作的進行,一是解決了生產(chǎn)急需;二是節(jié)約了大量外匯。

⑶超音速火焰噴涂技術(shù)的應用
隨著中國熱噴涂技術(shù)的發(fā)展與提高,對噴涂層質(zhì)量要求也愈來愈高。近年來美國等國家發(fā)展起來的高速燃氣(HVAF)法是制備高質(zhì)量涂層的一種新的工藝方法。由于超音速火焰噴涂方法具有很多優(yōu)點,國內(nèi)已先后從國外引進近十幾臺設(shè)備,在各工業(yè)部門發(fā)揮著重要作用。

⑷氣體爆燃式噴涂技術(shù)進一步得到應用
該項噴涂技術(shù)由于粒子飛行速度可達800m/s以上,涂層與基體結(jié)合強度可達100MPa以上,孔隙率<1%,在某些領(lǐng)域里應用,優(yōu)于其他噴涂方法。國內(nèi)已安裝10臺以上。

⑸氧乙炔火焰塑料粉末噴涂技術(shù)發(fā)展迅速
如前所述,國內(nèi)近年來已有多家生產(chǎn)制造氧乙炔火焰塑料粉末噴涂設(shè)備,采用該項工藝技術(shù),已在化工貯罐、管道、陶瓷行業(yè)瀘泥機板框、印染行業(yè)的導布輥、煤炭行業(yè)帶式運輸機鑄鐵托輪、石油行業(yè)注聚設(shè)備,以及表面裝潢等方面都得到了很好的應用,彌補了電噴塑的不足。為塑料涂層的應用,開辟了一個新的途徑。

⑹熱噴涂技術(shù)在化工防腐工程中得到應用
腐蝕是機械部件受周圍介質(zhì)的化學或電化學作用而失效的主要原因之一。它不僅使大量金屬材料受損失,從而造成的停產(chǎn)損失更難以估計,所以人們對化工防腐工作特別重視。熱噴涂層應用于腐蝕介質(zhì)中,特別是強介質(zhì)腐蝕,以前所以未能突破,其主要原因是封孔劑未能解決。眾所周知,噴涂層是存在著孔隙的,若不進行封孔處理,各種酸、堿、有機介質(zhì)就會浸入孔隙,使涂層脫落,影響防腐效果。根據(jù)防腐工程的要求,近期中國已研制成功了聚酯型、有機聚合物型、樹脂型、塑料型、膠粘劑型等幾十種型號的封孔劑,適用于酸、堿、鹽及有機物的腐蝕環(huán)境,其使用溫度80~350℃。采用陶瓷涂層、氧化物涂層或金屬或合金涂層,根據(jù)不同介質(zhì),選用適當?shù)姆饪讋言谠S多化工腐蝕介質(zhì)中應用,效果良好。該系列封孔劑已獲專利并獲國家發(fā)明獎。這些封孔劑的研究成功,使熱噴涂技術(shù)在化工防腐工程中的應用有了新進展。

⑺激光重熔技術(shù)開始應用
高頻感應重熔、真空感應重熔只是在一定范圍內(nèi)得到應用。激光重熔技術(shù)前幾年曾做過小面積試驗,并未廣泛應用。近期清華大學已將激光重熔技術(shù)用于閥門生產(chǎn)中,上海第二紡織機械廠已將激光重熔技術(shù)應用在紡織機械中。

⑻在建筑裝潢醫(yī)療衛(wèi)生方面也得到了應用
熱噴涂技術(shù)在建筑裝潢醫(yī)療衛(wèi)生方面也得到了應用 近年來四川、上海、沈陽、云南等地采用熱噴涂技術(shù)噴涂了各種雕像、飾物、大型壁面等收到了良好效果,如沈陽市國際商場的孔雀開屏大型壁畫就采用了熱噴涂技術(shù)。隨著熱噴涂技術(shù)的發(fā)展與提高,該項技術(shù)已滲透到其他領(lǐng)域中,如生物領(lǐng)域用熱噴涂方法,制造人工骨骼,國內(nèi)已臨床200多例,效果很好。此外,用熱噴涂方法制造的人工牙齒,也得到了初步應用。

 5、熱噴涂分類方法 

作為新型的實用工程技術(shù)尚無標準的分類方法,一般按照熱源的種類,噴涂材料的形態(tài)及涂層的功能來分。如按涂層的功能分為耐腐,耐磨,隔熱等涂層,按加熱和結(jié)合方式可分為噴涂和噴熔:前者是機體不熔化,涂層與基體形成機械結(jié)合;后者則是涂層再加熱重熔,涂層與基體互溶并擴散形成冶金結(jié)合。
平常接觸較多的一種分類方法是按照加熱噴涂材料的熱源種類來分的,按此可分為:
①火焰類,包括火焰噴涂、爆炸噴涂、超音速噴涂;
②電弧類,包括電弧噴涂和等離子噴涂;
③電熱法,包括電爆噴涂、感應加熱噴涂和電容放電噴涂;
④激光類:激光噴涂。

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