热喷涂技术在现代工业中的应用 

5.1现代汽车工业中的应用   现代汽车要求高性能、低能耗、低污染、高安全性及智能化，这就对汽车用材料提出了更高度的要求，既要保持材料本身的高强度又要对零部件表面赋予特殊性能。热喷涂技术的引入给汽车制造工业带来了新活力。  活塞环是内燃机的关键零件之一，长期承受高温磨损、高温腐蚀。起初，主要采用镀铬环。镀铬环有良好的耐磨性，但其抗熔着磨损性能很差，对污染物的处理很困难。但采用热喷涂技术，不但解决了熔着磨损问题，而起污染小。活塞环采用火焰喷涂金属Mo涂层，国内已建立了喷涂涂层生产线。  此外，可采用热喷涂技术的典型汽车零件见表5.1。  表5.1    热喷涂典型零件部件  零件 涂层性能 涂层材料

 曲轴 耐磨损 Cr13、碳钢 摇臂 耐磨损、储油 自熔合金 缸套 耐高温磨损 NiCr-Cr2C3 消音器 耐腐蚀 Al  活塞冠顶 抗热冲击 Al2O3、ZrO2 刹车片 耐摩擦 陶瓷、复合材料 同步环 耐磨损 Mo  气门  耐磨损 Mo、Cu、Al 涡轮增压器压缩机 减摩  Al-Si+聚合物

                                                      热喷涂技术原理及其应用

  16  5.2现代电力行中的应用       热喷涂技术在电力行业最典型的应用是锅炉四管（水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管）的表面防护。  锅炉“四管”工作在高温、高压、烟气腐蚀以及磨粒冲蚀的恶劣环境下，管壁减薄速度约在1mm/a左右，严重者可达2mm/a以上，极易造成泄漏爆管事故，给电厂的安全运行带来了很大的影响。目前解决该问题的有效途径便是热喷涂技术。  目前应用最广泛的是美国TAFA公司研制的45CT涂层，该涂层使用寿命可保证7～10年，涂层平均年消耗量小于0.03mm。全世界已有200多台锅炉应用，涂层总面积达5万平方米，仅锅炉维修费就节约数千万美元。此外，还有瑞典采用电弧喷涂KANTHALM合金，英国中央电力部采用等离子喷涂Ni-Cr合金粉，美国METCO公司则采用等离子喷涂METCO465合金粉，日本采用超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr合金粉，这些涂层都具有良好的耐高温抗腐蚀磨损性能，并成功应用于锅炉“四管”。国内，则主要采用新型高 NiCr合金Fe-Cr-Ni及 Fe-Cr-Al合金涂层，其中装甲兵工程学院研制的 SL30 涂层与美国 TAFA公司的 45CT 涂层性能相当，但成本大大降低，逐步推广应用 [16] 。  此外，热喷涂技术在风机、汽轮机、测温部件也获得了大量应用。如风机叶轮采用火焰喷涂Ni60合金粉末，涂层耐磨粒磨损性能较16Mn材料提高17倍，而采用高速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层，涂层较等离子喷涂强化叶轮提高2~3倍；测温用热电偶采用等离子喷涂Ni-Al、Fe-Al金属间化合物涂层等 [17]  。    5.3石化工业中的应用       石化机械零部件承受着腐蚀介质和机械磨损的双重作用，加速了机械零件表面的腐蚀磨损，因此对零部件的表面有特殊要求。据调查，我国石化工业每年因磨损和腐蚀所造成的直接经济损失达数亿元。  采用热喷涂技术修复和强化的石化机械零部件主要有以下几种： (1)抽油泵柱塞、泥浆泵缸套、石油钻杆钻头、抽油杆等  采用等离子喷涂技术在柱塞表面喷涂AT13陶瓷涂层，在含砂井中的运行时

                                                      热喷涂技术原理及其应用

  17  间可达两个月，寿命为传统工艺所制造柱塞的2倍；泥浆缸套采用火焰喷焊Ni-WC或等离子喷焊高铬铸铁型材料，可显著提高使用寿命；石油钻杆钻头采用爆炸喷涂制备WC-Co涂层，钻头的抗磨损、抗腐蚀能力大大加强；等离子喷涂不锈钢抽油杆，抽油杆抗腐蚀能力得到提高，但成本显著降低。 (2)化工容器      储油罐及化工容器，常受大气、油、泥浆和盐水的腐蚀，采用电弧喷涂18-8型合金，可有效防止腐蚀，保证其长期安全运行；高温气体反应罐，工作温度180℃～250℃，表面等离子喷涂ZrO2热障涂层，热效率提高约8％。 (3)地面烟气轮机      地面烟气轮机是石化工业中十分重要的能源设备，其部件受到高温高压、巨大的离心力、气流激振力、腐蚀和振动的综合作用，极易受到损伤和损坏，使用寿命只有2～12个月。采用等离子喷涂技术喷涂合金粉末，可提高动、静叶片的抗冲蚀磨损性能，从而延长烟气轮机的使用寿命。    5.4其他方面的应用  5.4.1 航天发动机  美国航空飞机中需要采用热喷涂技术的零件高达6000多件，含发动机各 大小叶片、飞机尾翼喷管、飞机起落架等。如发动机叶片、飞机尾翼喷管热障涂层等离子喷涂MCrAlY-Y2O3/ZrO2涂层，航空发动机壳体喷涂磨耗封严涂层，飞机起落架HVOF喷涂WC-Co涂层等。 5.4.2 快速成形制造技术      快速成形是将计算机、计算机辅助制造、计算机数字控制、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集中于一体的高新技术。热喷涂技术应用于快速成形的有电弧喷涂技术和等离子喷涂技术。生产效率高、成本低、操作简单，喷涂前不需预热等优点。如钢铁总院采用等离子喷涂成形技术成功制备了Ф内 720×Ф 外 760×1600mm钨坩锅。