摘 要:在简述电弧喷涂基本原理的基础上,分类介绍了各种电弧喷涂丝材性能特点、发展现状和主要应用,指出了各电弧喷涂丝材的发展方向。
关键词:电弧喷涂 丝材 涂层
电弧喷涂技术是新兴的表面工程学科中热喷涂技术的一个重要分支,也是一种材料表面防护和强化的新技术,在制备防腐蚀涂层、耐磨损涂层、耐高温抗氧化涂层、电导和电磁屏蔽涂层、恢复尺寸涂层、装饰性涂层和其它特种功能性涂层等方面具有独特的优越性,并且具有能源消耗低、生产效率高、涂层结合强度高、生产成本低等特点。
电弧喷涂工作原理
电弧喷涂是利用燃烧于两根连续送进的被喷涂金属丝材之间的电弧作为热源来使金属丝材熔化,用高速气流把熔化的金属雾化成微粒,并使雾化金属粒子加速,雾化粒子射流高速沉积到工件表面形成涂层的技术。
至今国内已研制出高速和超音速电弧喷涂设备,这更加推动了我国电弧喷涂技术的发展。随着电弧喷涂设备及工艺不断地完善和发展,电弧喷涂丝材也有较大的突破,向电弧喷涂丝材专业化、系列化迈出了关键的一步。
电弧喷涂丝材
按材料种类来分,常用的电弧喷涂丝材主要有锡基合金丝材、锌基合金丝材、铝基合金丝材、铁基合金丝材、铜基合金丝材、镍基合金丝材等种类本文将按材料种类来介绍这些丝材。
一、锡基合金丝材
锡铜合金又称巴氏合金,其涂层致密性好,具有良好的耐腐蚀性、导热性,但其涂层硬度低、摩擦系数小。巴氏合金涂层主要应用于滚动轴承涂层,特别适合于高速低载荷轴承,如压缩机、鼓风机等。
二、锌基合金丝材
锌铝合金(ZnAl15)丝材也是近年来比较常用的一种电弧喷涂丝材。电弧喷涂 Zn - Al 合金涂层是以 Zn - Al 合金形态制取兼具纯 Zn、纯 Al 涂层之优异性能、又能互补各自技术缺陷的耐环境腐蚀的复合涂层。但锌铝合金涂层结合强度低,平均结合强度为 8 MPa。Zn - Al 合金涂层在各种大气、淡水及海水环境下均具有良好的耐腐蚀性能,其耐蚀性是纯Zn 涂层的 6～7 倍,寿命是纯 Al 涂层的 1. 5 倍,是替代 Zn 和Al 涂层的极有发展前途的耐蚀金属涂层。
三、铝基合金丝材
铝镁合金丝材也是经常使用的电弧喷涂丝材,铝镁合金涂层表面可形成尖晶石结构的保护性氧化膜(MgAl2O4 ) ,对金属粒子和氧的扩散有阻隔作用,因而具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性。因此铝镁合金涂层即使在十分恶劣的腐蚀环境下,也具有良好的耐腐蚀性。
四、铜基合金丝材
铜基合金丝材也是使用较多的电弧喷涂丝材,具有良好的导电、导热、耐磨损和耐腐蚀性能,涂层表面色泽鲜艳,还可用作装饰性涂层。其中,铝青铜喷涂层致密性好,结合强度高,是一种常用的自黏结打底涂层,与基体的结合强度可达25MPa,在很多条件下都具有很好的耐腐蚀性能,尤其是抗海水腐蚀性能很强。此外,磷青铜涂层外观呈淡黄色,可用作装饰性涂层。
五、铁基合金丝材
铁基合金丝材主要有两大类,一类是碳钢和低合金钢,另一类是不锈钢,不锈钢又可分为铬不锈钢和镍铬不锈钢。各种碳钢和低合金钢都可以用来做电弧喷涂丝材,具有强度高、耐磨性好、来源广泛、价格低廉等特点。另外,用不锈钢包覆陶瓷粉末或用低碳钢包覆合金粉末均可改善涂层的性能。
六、镍基合金丝材
镍铬合金丝材在热态时有较好的抗震、抗氧化能力。电弧喷涂 NiCr 合金涂层具有高耐磨性、高耐腐蚀性,尤其是耐熔融金属和熔渣的烧蚀,可作为转炉烟罩的保护涂层材料。一般说来,其喷涂层的硬度约为 280 HB,涂层与基体的结合强度在 25MPa 以上。镍铬铝合金丝材、镍铁铬铝合金丝材、镍铬铁铝合金丝料、镍铜合金丝材均可用于电弧喷涂材料。
七、其他丝材
轴承钢也是很好的喷涂材料,其涂层硬度高,具有良好的耐磨性和抗裂性,是适用于喷涂曲轴的好材料。18 /8 不锈钢涂层具有优异的耐蚀性能和较好的耐磨性,常应用于密封环、造纸厂汽缸、冲头等。18 /5 不锈钢,其电弧喷涂的涂层强度可以达到 25MPa 以上,涂层硬度可达到 220～240 HV,具有优良的耐蚀性、耐磨损性能。但涂层收缩率低。主要用于液压油缸、食品工业轧辊和多种机械零件。
电弧喷涂丝材的新发展
目前,电弧喷涂丝材正朝着功能多元化和复合丝材方向发展,性能日益优越。丝材又有实心丝材和管状丝材之分。实心丝材应用于电弧喷涂,操作方便、效率高,但主要问题是调节成分困难而且难以制造特殊合金的丝材。目前,电弧喷涂材料的最大进展是管状丝材的研制开发。电弧喷涂管状丝材类似于药芯焊丝,是由金属外皮和粉芯组成,因而兼具实心丝材和粉末的优点。准结晶在工程应用中也有潜在的用途,如硬度、刚度、抗氧化等性能也备受关注。
陶瓷材料的研究与应用也受到人们的普遍关注。例如,在管状丝材粉末中加入碳化物陶瓷材料,可提高涂层的硬度和耐磨损性能。纳米材料的研究和应用也受到了普遍的关注。目前,在高质量纳米粉体制备方面已取得了重大的进展,有些方法已在工程中应用。但如何发挥出纳米材料的优异性能是亟待解决的问题。电弧喷涂制备的特殊功能材料的研究受到人们极大的关注。特别是通过应用新材料,如纳米材料、非晶材料、陶瓷材料等。具有特殊功能的喷涂涂层材料的研究已成为未来喷涂领域研究的重要方向。
结语
电弧喷涂以其生产率高、操作简单、维护方便、涂层质量好等特点,已取得了巨大的社会和经济效益。喷涂丝材的迅速发展使电弧喷涂在耐磨损、耐腐蚀等方面得到广泛应用。目前,我国电弧喷涂丝材已有了长足的进展,但与国际水平比较,仍有相当差距。材料是喷涂的”粮食”,只有大力发展电弧喷涂材料,电弧喷涂技术才会得到长足的进步。
本站文章未经允许不得转载；如欲转载请注明出处，北京桑尧科技开发有限公司网址：http://www.sunspraying.com/
|
