苏州喷涂技术在冶金工业中应用

     热喷涂技术起始于本世纪初。起初，只是将熔化的金属用压缩空气形成液流，喷到被涂敷的基体表面上，形成一层膜状组织。其喷涂温度、熔滴对基体表面的冲击速度及形成涂层的材料的性能构成了喷涂技术的核心。热喷涂技术的整个发展，基本上是沿着这三支主导线向前推进的。温度和速度取决于不同的热源和设备结构。从某种意义上说，温度越高、速度越大，越有利于形成优异的涂层，这就导致了温度和速度两种要素在整个技术发展过程中的竞争与协调的局面。繁多的喷涂材料的可选择性，是热喷涂技术的另一种优势，它可以使不同设备的工，作面被“点铁成金、戴盔穿甲”。正是这三种要素，以及其他多项可控的影响因素，使热喷涂成为真正的具有叠加效果的独特技术，它可以设计出所需的多种多样的改性表面，获得从一般机械维修，直到航天和生物工程等高技术领域广泛的应用。不久前，在日本神户举行的第十四届国际热喷涂会议上，将汽车、冶金和能源等工业领域作为热喷涂技术深化应用与重点开发的三大主题，表明这项技术在扩充应用中的新动向。

    2基本概念

    2.1定义

    热喷涂是这样的一系列过程：以某种形式的热源将喷涂材料加热,受热的材料形成熔融或半熔融状态的微粒，这些微粒以一定的速度冲击并沉积在基体表面上，形成具有一定特性的喷涂层。

    2．2喷涂材料

    喷涂材料有粉、线、带和棒等不同形态，它们的成分是金属、合金、陶瓷、金属陶瓷及塑料等。粉末材料居重要地位，种类逾百种。线材与带材多为金属或合金(复合线材尚含有陶瓷或塑料)；棒材只有十几种，多为氧化物陶瓷。

    2.3喷涂方法

    以提供热源的不同，可分为燃烧法及电热法。前者包括燃烧火焰喷涂、爆炸喷涂及高速火焰喷涂(HVOF)；后者包括电弧喷涂及等离子喷涂(又分常压等离子喷涂、低压等离子喷涂与水稳等离子喷涂)。喷涂工艺对涂层产生重要影响的是喷涂温度(严格点说，是熔滴冲击基体表面时的温度)和熔滴冲击基体表面的速度。

    2.4涂层的形成及其评价

    喷涂材料经过具有某种热源形式的喷涂设备喷射之后，在到达被喷涂的基体表面之前，其飞行时间只有几千分之一秒或更少。在如此之短的时间内，它被加热、熔化或半熔化，形成细小而分散的熔滴，冲向基体表面，被击成扁平的叠状小片，先前生成的扁片又被后来者所覆盖，很快就形成由很多扁平罗叠而成的覆盖层，即为喷涂层。热源温度越高，熔滴冲击速度越大，形成的涂层越致密。涂层性能与诸多因素有关。

    3.涂层功能

    当某一个工程问题提出后，首先应明确接受施工的工件被喷涂的部位(通常是设备或设施的工作表面)处于什么样的工况条件，而涂层功能则是确定喷涂工艺及材料的主要依据，同时还要考虑在经济上是否允许。

    3.1涂层的多样性

    涂层的多样性源于喷涂材料的多种选择、工艺参数的可控及喷涂方法的可变。喷涂粉末材质逾百种，线材和棒材也有数十种，不同的喷涂方法和工艺参数的变化，能使同一材质形成不尽相同的涂层。如此，这些变数的组合就可得到一组“菜单式”的涂层系列，当你需要具有某种特性的涂层时，只需从中择取即是。

    3.2涂层类别

    喷涂材料喷涂而成的涂层依据它们的成分可以分为10个系列；(1)铁、镍和钴基涂层；(2)自熔合金涂层；(3)有色金属涂层；(4)氧化物陶瓷涂层；(5)碳化钨涂层；(6)碳化铬和其他碳化物涂层3(7)难熔金属涂层；(8)氧化物陶瓷涂层；(9)塑料基涂层3(10)金属陶瓷涂层。

    3.3涂层功能

    依据美国F．N．LONGO对热喷涂涂层的分类方法，涂层按功能可分为：

    (1)耐磨损涂层。包括抗粘着磨损、表面疲劳磨损涂层和耐冲蚀涂层。其中有些情况还有抗低温(<538oC)磨损和抗高温(538～843oC)磨损涂层之分。

    (2)耐热抗氧化涂层。该种涂层包括高温过程(其中有氧化气氛、腐蚀性气体、高于843oC的冲蚀及热障)和熔融金属过程(其中有熔融锌、熔融铝、熔融铁和钢、熔融铜)所应用的涂层。

    (3)抗大气和浸渍腐蚀涂层。大气腐蚀包括工业气氛、盐性气氛、田野气氛等造成的腐蚀；浸渍腐蚀包括饮用淡水、非饮用淡水、热淡水、盐水、化学和食品加工等造成的腐蚀。

    (4)电导和电阻涂层。该种涂层用于电导、电阻和屏蔽。

    (5)恢复尺寸涂层。该种涂层用于铁基(可切削与可磨削的碳钢和耐蚀钢)和有色金属(镍、钻、铜、铝、钛及他们的合金)制品。

    (6)机械部件间隙控制涂层。该种涂层可磨。

    (7)耐化学腐蚀涂层。化学腐蚀包括各种酸、碱、盐，各种无机物和各种有机化学介质的腐蚀。

    上述各涂层功能中，与冶金工业生产有密切关系的是耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层和耐化学腐蚀涂层。

    4.热喷涂技术在冶金工业中的开发与应用

    冶金工业生产中存在着大量的高温氧化、磨损及介质腐蚀等问题，这些问题都是一种使工作表面失效的过程，应该而且能够从热喷涂技术中寻求一种有效的解决途径。喷涂工艺既可以修复已失效的旧工件，也可以在新工件投人工作前进行强化预保护，也可以二者兼用。

    4.1冶金工业生产特征

    冶金工业生产从矿石到金属材料，其间经过开采、运输、贮存、破碎、分级、选别、液固分离、制团、烧结、冶炼、铸型、精炼等多道生产环节。每一环节的主体设备都处于高磨损、高负荷、高温和腐蚀等极其恶劣的工况条件下，这些因素导致生产设备的失效，使冶金工业成为国民经济的耗材耗能大户。面临这种情况，为了维持生产，每年必须耗用大量的备品备件，有些还需进口。一个大型钢铁企业，每年为此要付出几亿元以上的资金。另一方面，现代化的冶金生产是一个高度连续化的过程，即使生产环节每一局部的设备过早失效，也会造成停产或减产，带来巨大的经济损失。例如，我国某钢铁企业高炉渣口，因受高温熔体的侵蚀，工作寿命极短，每更换一次，高炉需休风减压，少加三批炉料，少出生铁60t。

该企业转炉连铸生产线连铸辊道，其寿命只有4000炉(20万t)，而日本同类连铸辊道可达15000炉，几乎高达4倍。

苏州喷涂的意义及其过程中的粉耗

     经过两者的对比可以明显发现，未经表面处理的铝合金挤压型材外观单一，并在潮湿的大气中容易腐蚀。所以为了丰富铝型材的外观以及延长其使用寿命，铝型材一般都要进行表面处理，铝型材苏州喷涂是较为常用的表面处理方式之一。

     铝型材苏州喷涂多数采用的是静电粉末喷涂法，运用高压电场的感应效应，使粉末涂料和被涂物受到感应而分别带上彼此相反电荷，从而把带电荷的粉末涂料吸附到带相反电荷的被涂物上面，然后粉末涂料经过熔融流平、烘烤固化得到所需的涂膜。

     事实证明，铝型材苏州喷涂之后不仅产品表面颜色丰富、质感柔和；而且性能方面也有了很大的改善，比如良好的抗腐蚀性不易被污染，较好的耐候性可以延长产品的使用寿命；另外，粉末涂层坚固耐用，生产简单。

     自从铝型材苏州喷涂效果得到认可以来，粉末喷涂得到了迅速发展，但随着国家节能减排方针的实施，以及铝型材企业对成本控制意识的提高，降低铝型材苏州喷涂中的粉耗成为重中之重。

     影响铝型材苏州喷涂中粉耗的因素很多，一方面与粉末涂料本身的性质有关，另一方面和粉末喷涂过程密切相关，具体会涉及到喷涂的工艺条件、工件间距、设备的使用状态、员工的操作水平等等。

苏州喷涂后的涂层还需进行哪些后续处理？

     一般情况下，经过热苏州喷涂所得的涂层很多时候是不能直接使用的，比如说防腐蚀涂层，这种情况下就必须要对其进行一系列的后续处理。后续处理的目的很明显，就是为了防止涂层中的腐蚀介质透过涂层的孔隙到达基材，从而引起基材的腐蚀。

     热苏州喷涂后涂层的后续处理主要指的是封孔处理，可以用作封孔剂的材料很多，包括有石腊、环氧树脂、硅树脂等有机材料及氧化物等无机材料。具体选用哪一种，还得根据工件的工作介质、环境、温度及成本等多种因素进行考虑。

     对于承受较高应力载荷或冲击磨损的工件来说，为了提高热苏州喷涂涂层的结合强度，除了要进行封孔处理外，还要对喷涂层进行重熔处理，比如火焰重熔、感应重熔、激光重熔以及热等静压等。

     经过重熔处理后的热苏州喷涂涂层，可使多孔的且与基体仅以机械结合的涂层变为与基材呈冶金结合的致密涂层，从而进一步提高工件的品质，并且有利于延长其使用寿命。

     而那些有尺寸精度要求的工件，在热苏州喷涂之后还要对涂层进行机械加工，促使其尺寸精度的提高，满足用户的要求。除此之外，由于喷涂涂层具有与一般的金属及陶瓷材料不同的特点，因而导致喷涂涂层不同于一般材料的难于加工的特点、所以必须选用合理的加工方法和相应的工艺参数，才能保证热苏州喷涂质量达标。

苏州喷涂中操作设备的控制原则

     喷枪是苏州喷涂中不可或缺的设备之一，在很多工业方面都会用到，苏州喷涂效果的好坏与喷枪控制是否合理也有很大的关系，因此自然要对喷枪的控制方式数量掌握，确保苏州喷涂质量的稳定性。

     通常来说，喷枪是靠扳机来控制的，扳机扣得越深，液体流速越大。在苏州喷涂设备的过程中，扳机老是扣死，而不是半扣。为了避免每次喷涂过程中所喷出的涂料堆积，有经验的喷漆工都要略略放松一点扳机，以减少供漆量。

     实际进行苏州喷涂的时候，喷枪对基材表面应该保持垂直，或者尽量保持垂直。假如喷枪有一点歪斜，其结果必定会造成喷幅带偏向一边流淌，而另一边则显得干瘦、缺漆，极有可能造成条纹状涂层。

     对于虹吸式喷枪而言，理想的工作间隔应该是15-20cm。一旦间隔太近的话，则可能产生流淌，在喷金属闪光漆或珠光漆时甚至可能造成颜色与预期的不一致。但若是间隔太远又会导致干喷、过喷，使涂料的流平性变差。如果苏州喷涂设备对应的是金属闪光漆，也可能存在颜色改变的可能性。

     换成压送式喷枪之后，就可以离基材远一些，将间隔控制在20到30cm，这些都是苏州喷涂时必需遵循的原则，也是得到优质喷涂质量的基础条件。