1
耐磨損是熱噴涂技術 的應用最廣泛的領域,通常具有高硬度、低氣孔率 、堅韌 、與基體結合力強等優點。采用 合適 的組分 ,還 以減少摩擦 。主要的噴涂材料有鎳基合金和鈷基合金 、碳化物 、硼化物 、氧化物等。通過等離子噴涂碳化鎢、氧化鋁、硅藻土涂層 ,以提高耐磨和密封性能 ;鍋爐燃燒室或者有高溫或燃燒 的閥門等部位采用耐熱涂層保護。采用氧化鋁 一氧化鈦涂層的化纖工業的閥門,可提高零件的耐磨性 和消除靜電。石化工業的閥門及零部件 ,加涂氧化鉻 、氧化鋁 一氧化鈦涂層 ,解決 了跑 、冒、漏、滴等問題。閥門可能產生磨損 的工作條件包括微振 、滑動、沖擊、擦傷 、侵蝕等。通過對 閥門進行熱噴涂 ,可以增 強表面硬度 ,提 高使用 壽命 ,降低維修成本。各種閥門密封面采用氧乙炔火焰噴涂及等離子噴焊技術壽命大大提高,目前 已在 150 多個 閥門廠推廣使用 ,經濟效益可觀。
隔熱涂層 ,又稱熱障涂層 ,主要有氧化鋁和CaO 、MgO 、Y2O、CeO 2 和穩定的氧化鋯組成。這些具有高的熔點 和低導熱系數的涂層 ,含有眾多的氣孔 ,體積氣孔率在 5% ~30%之間。氣孔的存在 ,進一步降低涂層的導熱系數 ,提高涂層的隔熱效果 。為了提高氧化物隔熱涂層與基體的結合力 ,通常用 NiCr、N iA1、NiAICrY 各種金屬涂層作為結合涂層 。防熱涂層可用于化工行業和冶金工業高溫熱保護。為了減小涂層與基體金屬的熱應力 ,提高涂層的熱沖擊能力,近年來發展成功金屬一陶瓷梯度涂層 。汽車發動機的熱噴涂市場潛力很大 ,可望 在 以后 的十年內有大發展 。美國汽車制造商都有積極的熱 噴涂涂層研究和發展計劃 ,擬在汽車汽缸內襯和排氣部位使用熱 障涂層 ,在活塞環、閥、凸輪、曲軸等部位使用耐磨涂層 ,這些涂層將提高部件的使用壽命和熱效率。一般用于柴油發 動機的閥門及火焰穩定器。
經熱噴涂處理后抵擋工作環境 中的高溫高壓,將基體的工作溫度降至 10 —65℃。
有的閥門用于有氣體沖刷腐蝕的管路上 ,閥門的腔體內收到氣流 的沖刷腐蝕 ,也容易發生壁厚減薄等問題 ,通過噴涂耐氣蝕涂層 ,就可以提高閥門的使用壽命 。
對于陶瓷閥門,如果閥門發生局部破壞 ,不能使用,采用氧乙炔火焰噴涂陶瓷涂層 ,再進行封孔處理,可修復如新 ,修復及效益可觀。
抗氧化和防腐蝕涂層主要是金屬和氧化物涂層,前者為NiCr、NiA1、NiA1CrY 、W CoCr、Zn 、A1 和znA I的合 金 ,后 者 主 要 為 ZrSiO 、M gO —ZrO 、A 1:0,涂層。M gO —ZrO :涂層具有極好 的抗熔融和耐腐蝕能力,可 防止熔煉過程 中石墨坩堝 的污染。氧化鋁涂層浸漬有機樹脂后,可用于化學工業的管道閥門和其它裝置的抗酸堿腐蝕。N iCrBSi 和W C 涂層具有 良好的抗氣蝕能力,可用于閥門的防氣蝕。火焰噴涂的zn 、A l和 zn —A1合金涂層進行長效防腐十分有效 ,可用于戶外大型工程用閥門。近年來 ,在電弧噴涂鋁合金涂層表面加封孔劑 ,對艦船用閥門的防腐取得了十分滿意的效果。
很多閥門因長期暴露在大氣中,受到氣候變化和日曬雨淋 ,表面迅速氧化 ,生成一層三氧化二鐵 ,嚴重影響使用壽命。為防止表面的氧化,以往一般都采用油漆保護 ,其防腐年限一般在 3 ~5 年,因此需要經常性進行維修 、保養,常見的方法就是拷鏟油漆,耗費大量人力物力。現采用閥門表面噴鋅 、噴鋁工藝加以保護,防腐年限可達 30 年 以上無需保養。如在鋅鋁涂層外再加油漆封閉,則防腐年限更長。閥門表面只有噴鋅 、噴鋁后,才能真正起到陽極保護作用 ,從而達到鋼結構長效防腐之 目的。鋼制水閥門,特別是水利控制閥,它一部分長期浸沒水中,表面受 到微生物侵蝕(如釘蝎 的吸附,其排泄物呈酸性 )。另一部分長期暴露在大氣中,特別是水線部分 ,受到沖浪和水面上漂浮物的沖擊 ,同時又受到漲潮、落潮的影響 ,使這部份閥門表面經常干濕交替,特別容易生銹。現采用線材 噴鋅、噴鋁工藝 ,大大提高 了鋼閘門的耐蝕性 ,比原采用的油漆工藝防腐年限提高 5 —6 倍。普通尼龍,塑料涂層 ;環 境在 100~C 以下使用 ,采用氧乙炔火焰塑料粉末噴涂方法 ,可進行低溫或常溫防酸、堿介質腐蝕。高溫塑料涂層;聚醚砜 、聚醚酮、聚苯硫醚等涂層可在 150 —350~C 環境下應用 ,用于化工容器 、貯罐等的閥門上 ,大有應用前景。氧乙炔焰塑料粉末噴涂是近年來應用化工防腐 中一個重要手段 ,值得大力開發。噴氣式發動機燃燒室 內需噴上特殊 的涂層 ,以抵抗運行過程中的高溫氧化。工廠、輪船 的煙囪上噴上防高溫氧化的涂層后,使用壽命提高了五倍。汽車用密封閥,也需要抵抗高溫的影響 ,通過熱噴涂后 ,在 閥門表面形成抗高溫氧化的涂層 ,就可以提高閥門的耐高溫氧化性能。
涂層是由熔化了的顆粒堆積而成 ,涂層具有一定的強度。采用熱噴涂技術可制備異型和復雜形狀的部件,這比常規方法更為經濟、方便。采用真空等離子噴涂 ,以石墨作為模 型,已制備出性能優良的鎢和鉬坩堝和管材。大功率等離子噴涂設備(100kW 以上),用來噴涂氧化鋁氧化鋯材料,成功地制備厚為 15m m 的大尺寸制品,其經濟性與實用性優于傳統方法的陶瓷制品。此外,用等離子噴涂技術還可以制備顆粒、晶須 、纖維補強的復合材料。熱噴涂是恢復尺寸的一種經濟有效的方法。
無論是工作磨損還是加工超差造成的工件尺寸不合要求 ,利用熱噴涂均能提供新表面,這種方法既沒有焊接的變形 ,也不象特殊 的電鍍工藝那樣 昂貴。同時,新表面由耐磨損或抗蝕性料構成,或者與工件的構成料相同。比如很多大閥門或者進 口的閥桿 ,如果因為磨損導致尺寸不足,而再制造成本高或者制造有一定難度,就可以通過熱噴涂的方法恢復尺寸。
有的閥門,如果全部采用貴金屬材料進行制造 ,成本很高 ,從使用角度來看 ,閥門與介質 的接觸點主要是表面,如果只在表面有貴金屬 ,可以大大降低制造成本。舉例來說 ,采用普通鋼制造的閥門,在其表面噴涂 1 Crl8N i9Ti或 0Cr、00Cr 等不銹鋼材料,再進行封孔處理,代替整體制造不銹鋼,在其他產品上已有許多應用實例,在閥門產品的設計和制造中也值得推廣應用。