
大家最熟悉的喷涂的主要涂层功能就是耐磨、防腐。近几年来,随着航空航天及民用企业发展需要,热障涂层越来越受到关注。航空发动机的重要技术是两盘一片和热障涂层,热障涂层是四大关键核心技术之一。航空发动机的效率取决于温度,温度越高效率也越高,但提高发动机的使用温度,要考虑材料是否耐受高温。传统的热障涂层材料一般使用的是氧化锆基陶瓷。氧化锆基陶瓷的好处在于:它的熔点和强度比基体材料要更高,热导率也更低,而低的热导率会使燃气和基体之间产生一个温度梯度,这个温度梯度值越大,材料所能承受的温度极限就越高。相比而言,氧化锆基陶瓷是非常优良的高温材料。目前热障涂层的主要制备技术是等离子喷涂技术和电子束物理气相沉积。

电弧喷涂原理应用电弧喷涂技术是以两根连续卷进的金属丝作为自耗电极,分别接直流电源的正负极。在金属丝端部短接的瞬间,两根金属丝间产生电弧,锅炉金属喷涂接触点产生高热。在电源的作用下,维持电弧稳定燃烧,在电弧发生点背后由喷嘴喷射出的高速气流,使熔化的金属雾化成微粒,在高速气流的推动下喷射到经预理基材表面形成涂层。喷涂时基材温度小于150℃,对基材性能不会有任何影响。超音速电弧喷涂会使粒子速度接近音速,从而使涂层具有更高的结合强度。呼和浩特锅炉金属喷涂喷涂时,应杜绝为图工作方便,人为的将一次即可形成的涂层,进行上下分区工作,增加结合过渡区。喷涂后涂层覆盖均匀目测表面应无麻点,无起皮、开裂,鼓包、脱落现象,表面呈银白色。取若干点用测厚仪进行厚度测量,与喷砂后的测量值进行校对比较,取平均值。

对于应用于航空发动机的等离子喷涂粉末进行了成分、形貌和结构分析,对比国内研制的与国外生产的同类型粉末,结果表明,国产试制粉末虽然在粉末成分、形貌、粒度及其分布等方面已达到或接近国外水平,但喷涂后涂层组织结构、密度及组成相分布等与国外同类涂层相比差距较大,因此,结合喷涂工艺对粉末和涂层性能进行综合评价是航空涂层国产化工作的一项重要内容。喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉,按不同的涂层硬度,分别应用于机械零部件的修理和防护。基体材料不受限制,可以是金属和非金属,可以在各种基体材料上喷涂;可喷涂的涂层材料极为广泛,热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料,喷涂过程中基体材料温升小,不产生应力和变形。

我国由将近八成的大型电站锅炉受到水冷壁高温腐蚀的影响,这些对锅炉造成了极大程度的影响。高温腐蚀对锅炉水冷壁造成的影响是造成水冷壁厚度不断变薄、材料强度急剧降低,为此,在现有的状况下,水冷壁有可能会有爆管、泄漏情况的发生,危及到整个锅炉的正常安全运行。水冷壁管金属在使用的过程中会有氧化铁的不断生成,生成的氧化铁层开始逐渐消耗,久而久之,反复循环使用,管壁上便会有一系列的腐蚀的情况出现。并且硫的含量也是非常高的。以此,煤在燃烧的过程当中生成的硫化物促使锅炉水冷壁有高温腐蚀的现象出现,所以,煤中硫及硫化物造成的危害是非常大的,其为高温腐蚀打下了良好的基础。除此之外,煤的不完全燃烧会生成一定的还原性气体,为加快高温腐蚀的速度,高硫含量与较难的燃烧状态会有很多问题的出现。

能量输入巨大,热焓输出相当于普通氧乙炔火焰的20余倍,火焰速度>7玛赫,温度约2600~3200℃,熔融粉末飞行速度>720米/秒,涂层性能卓越,适合喷涂碳化钨及部分合金。涂层结合强度高,理论研究认为,涂层结合强度与喷涂速度成正比,JP-5000实现了这个热喷涂界多年的追求,且能与基体产生部分微区冶金结合相,克服了碳化钨涂层易脱落的固疾。涂层呈压应力状态,熔融粉末高速撞击机件后,粉末颗粒形状改变,在JP-5000条件下近球形颗粒改变后,其长短轴比例可达>1/20,远大于普通火焰喷涂,这些形状改变后的颗粒的叠加所形成的涂层,具备了涂层应力状态由张应力向压应力转化的先决条件—理论研究认为—颗粒长短轴之比大于1/20时将出现压应力效果。综合性能优异,涂层孔隙率更低,硬度更高,耐磨性能更强,使用寿命显著提高。

煤粉锅炉遭受腐蚀的部位通常是水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤气管,即所谓“四管” 。这些部位在煤粉燃烧过程中,直接与 火焰及燃烧产物接触,经受高温、腐蚀、磨损和应力的共同作用而失效。引发锅炉爆管的机因十分复杂。管材制造、冶金质量、安装、焊 接等原始质量问题。也有运行中内壁承受高温、高压,外壁经受高温燃气腐蚀,颗粒冲蚀、直至运作制度、管理与维护等,这些因素不下十几项,但 90﹪左右的爆管本质原因是管材经高温、腐蚀、磨损和 应力的共同作用,出现材料的损伤和裂纹扩展所致。在繁多的失效因素中,应力损伤、蒸气管内腐蚀、疲劳等属于取 材、制造、加工、维修和运行管理等原因有关,而腐蚀(高温氧化,熔盐和硫的腐蚀,应力腐蚀)和有关磨损则是表面工程技术可关注与设法解决的对象。