电弧喷涂技术应用现状及发展

电弧喷涂技术应用现状及发展 12四川化工第8卷2005年第2期 电弧喷涂技术应用现状及发展 李天虎杨军金珠 (陕西科技大学造纸工程学院,成阳,712081) 摘要 阐述了电弧喷涂技术的原理及特点.介绍了电弧喷涂技术在长效防腐蚀,机械零件 修复与预 防护,制模技术,工业锅炉受热管件耐高温腐蚀涂层的应用.论述了电弧喷涂技术 的研究进展. 关键词:电弧喷涂应用研究进展 -?'.'_一上刖吾 1 电弧喷涂是将两根彼此绝缘的喷涂丝材机械送 人雾化气流区的一点,引燃的电弧使丝端部加热融 熔并达到过热状态,强烈的压缩空气流使融熔的金 属喷射,雾化,并以微粒方式以200--300m/s高速 冲击到经过预先制备的工件表面上,在基体表面形 成涂层的方法n. 电弧喷涂技术与其它热喷涂方法相比,具有如 下特点: 结合强度高.应用电弧喷涂技术,可以在不提 高工件温度,不使用贵重底层材料的情况下获得高 的结合强度,结合强度大于20MPa.一般电弧喷涂 层的结合强度是火焰喷涂层的2.5倍; 生产效率高.在单位时间内喷涂金属的质量 大.电弧喷涂的生产效率正比于电弧电流,相当于 火焰喷涂的4—5倍; 成本低.电弧喷涂是热喷涂方法中能源利用率 最充分的方法.火焰丝材喷涂的热能利用率为 13,等离子喷涂为12,而电弧喷涂热能利用率 高达57.同时电能的价格又远低于氧气和乙炔, 其费用通常仅为火焰喷涂的1/10; 安全性好.电弧喷涂技术仅使用电和压缩空 气,不用氧气,乙炔等易燃气体; 喷涂质量稳定.电弧喷涂所有粒子均由丝材经 电弧熔化雾化而成,粒子得到充分的燃烧. 2电弧喷涂技术的应用 电弧喷涂是20世纪80年代兴起的热喷涂技 术.它在近20年间获得迅速发展,在国际上已逐步 部分取代火焰喷涂和等离子喷涂.据有关资料统 计,到20世纪末,在所有热喷涂技术中,电弧喷涂的 技术应用比例占15,其市场比例占第3位L2j.电 弧喷涂正日益成为热门的热喷涂技术之一. 2.1长效防腐涂层的应用 锌,铝及锌铝合金是长效防腐蚀的主要涂层材 料.锌与铝具有比铁更低的电极电位,对钢铁基体 起有阳极保护作用.广泛用于钢铁结构件耐大气, 淡水,海水和土壤环境的长效防腐蚀涂层. 桥梁钢结构长期暴露在户外环境中,风吹雨淋, 加之河水,海水的蒸发冷凝,对钢结构形成比一般大 气更潮湿,更恶劣的腐蚀环境.在沿海地区的跨海 桥梁或栈桥,遭受含盐潮湿海风的腐蚀,以及旅客列 车通过桥梁带来的污水腐蚀与污染,使枕木下的钢 制纵梁腐蚀更为严重.刘宪军等L3采用电弧喷涂 Al涂层加封孔剂的复合涂层的方法,使桥梁钢结构 耐腐蚀寿命可达30年以上.同时徐滨士院士大力 推荐高速电弧喷涂,拟对三峡二期工程采用的钢结 构防腐蚀. 近几年应用电弧喷涂技术治理船结构钢的腐蚀 已引起了有关方面的重视,取得了良好的成绩.徐 滨士院士将电弧喷涂用于海军舰船钢结构的防腐蚀 治理,明显地延长了舰船寿命,大幅度地节约了维修 费用,有效地提高了舰船的航率和战斗力.目前已 有多艘主战舰艇应用了该技术.海军4804工厂南 海表面工程推广站对舰艇进行了电弧喷涂铝和喷塑 防腐蚀试验,该项目已通过了海军装修部组织的专 第2期电弧喷涂技术应用现状及发展l3 家验收.全军装备维修表面工程研究中心研制成功 了一种舰船钢板高速电弧喷涂铝基氧化铝金属陶瓷 复合材料防滑涂层.目前该涂层已在海军某猎潜艇 上进行了应用,经试用防滑效果良好,得到了海军业 务部门和使用单位的一致好评J. 煤矿井筒大型钢结构件是提升重物关键的承力 部件,处于严重的腐蚀环境中.矿井的设计寿命为 5O—l00年.据专家估计,我国煤炭系统每年因腐 蚀造成的损失超过1O亿元人民币.常规的普遍方 法为除锈,刷漆,防护年限仅为3—5年.采用电弧 喷涂后,寿命在3O年以上.唐君源等L6j对我国自行 设计和制造的特大型箱形钢结构框架体系济宁三号 井副井井架外壁采用电弧喷涂锌涂层,内壁采用 F53—31红丹酚醛防锈漆2遍的方法,提高了井架的 使用寿命.中国矿业大学对淮北桃园煤矿,山西晋 山煤矿,河南铁王沟煤矿井筒钢结构进行了电弧喷 涂,预计寿命在3O年以上0. 球墨铸铁离心浇铸管道量大面广,广泛用于工 业及民用输水管道,外壁喷锌对于管壁已经减薄的 球铁管道尤为重要L1J.国外铸铁生产厂在铸铁球化 退火后(保持管温在400?以上)直接喷锌,国内已 建成若干条铸管喷锌生产线,采用大功率电弧喷涂 机喷锌,单机生产可达60kg/h,涂层厚度控制在 6O一8Om间.球墨铸铁管采用喷锌与沥青涂层体 系后按有关国际 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 使用寿命在100年以上. 2.2机械零件修复与预保护 我国冶金,石化,煤炭行业千吨以上压力机保有 量近万台,压力机的大型柱塞长期运行后表面出现 划沟,影响密封效果,经多次磨削后因尺寸超限而报 废.采用电弧喷涂高铬涂层不仅恢复使用功能,还 能提高耐磨蚀性.薛春滨等_L8采用电弧喷涂技术修 复3500t水压机副缸柱塞,底层采用喷涂材料为铝 青铜,30mm丝材,喷涂底层厚度0.3一O.5mm. 喷涂工作层采用3Cr13,qb30mm丝材.喷涂后的尺 寸大于工件标准尺寸2mm,经过喷涂后工件呈银色 为最佳.修复后柱塞表面光滑,结构致密,涂层与基 体之间形成良好的结合,表面硬度为HRCA0.经过 三年多的连续生产使用,涂层无脱落,无裂纹,结合 牢固,耐磨性,耐蚀性等性能均满足设备要求和生产 需要. 造纸烘缸是造纸机械中的重要部件,烘缸内通 120?蒸汽,外表面接触纸浆中腐蚀介质.不少地区 水质差,腐蚀更为严重.烘缸表面因与刮刀接触还 有磨损问题.雷宏[9]采用自结合材料高温烘烤去除 烘缸基体内的油污.车削加工螺纹粗化,表面喷砂 粗化处理,并吹去缸体表面的浮尘.电弧喷涂直径 2mm的F-75(Ni—A1)合金丝作底层,喷涂直径2mm 的3Cr13不锈钢丝作工作层.预留出磨削加工量, 环氧树脂封孔处理,磨削加工至标定尺寸,延长了烘 缸使用寿命,也提高了生产质量. 电弧喷涂修复轴类零件应用普遍.曲轴是发动 机的重要部件,它的变形,断裂,轴颈表面磨损对发 动机的工作和寿命影响很大,因而在日常的使用和 维修中,针对曲轴存在的缺陷和提高对它的修理质 量就显得特别重要.李润东L】采用电弧喷涂材料 Cr13系列实心钢丝和用易轧制材料做外皮,内部填 充合金粉末的芯管线材的方法制备的涂层与曲轴颈 基体的结合强度高,耐磨性好,在一切正常的情况 下,现场记录每200km磨削0.02ram.秦颢L1等对 于直径~50mm的轴径的汽车车轴采用镍铝合金丝 电弧喷涂打底,然后再喷涂工作层材料,成功修复了 各种曲轴数百根.郭立新L1纠等对江西新余电厂的 200MW的1号炉排粉机叶轮采用超音速电弧喷涂 4Cr13涂层进行修复,运行六个月,状况良好.上海 某喷涂公司每年承接数百根各种印刷棍,印铁辊,印 染辊的热喷涂修复工程,采用表面喷砂粗化,镍铝合 金丝电弧喷涂打底,最后喷涂工作层.使用1年多, 效果极佳,而且可减少工时,降低成本,提高效率. 广西某喷涂公司每年承接榨蔗糖的轧辊lOO一2OO 根.每根轧辊大约长3,5m,需要单边喷涂几毫米 至十几毫米才能满足要求.采用电弧喷涂镍铝合金 丝打底,先喷涂0.Imm左右,然后电弧喷涂工作 层,有效解决了磨损问题.东北某大型企业需修复 美国进口轴,采用电弧喷涂q53mm镍铝合金丝打底 0.Imm,然后电弧喷涂管状丝材做工作层. 2.3工业锅炉受热管件耐高温防腐蚀涂层的应用 动力,造纸,化工等锅炉受热管件的高温腐蚀问 题严重,受热管件中的水冷壁管,过热气管,再热气 管,省煤气管常因过早失效而严重影响锅炉安全运 行,造成很大经济损失.电弧喷涂已成为锅炉受热 管件防止高温腐蚀的最重要手段.与其它热喷涂方 法相比,选用专用丝材形成非消耗性涂层,喷涂效率 14四川化工第8卷2005年第2期 高,缩短锅炉停工检修时间, 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 费用低,现场适应 性强,在环境恶劣的锅炉现场作业保持稳定的喷涂 质量.2O世纪8O年代,美国TAFA,METAI一 SPRAY等跨国性热喷涂公司成功地推出了用于锅 炉管道防腐蚀和抗磨损系列涂层.用于锅炉管道防 腐蚀的典型涂层为电弧喷涂45CT涂层,这种涂层 大大降低了 的热膨胀系数与碳钢管材料非常接近, 应用过程中机械剥落的可能性,且涂层脆性低,结合 强度高.该涂层从试验到工程应用都表现出了优异 的抗腐蚀性_】引.马世宁等口]研制的高速电弧喷涂 SI3O涂层+高温封孔剂的防护体系,通过在天津大 港电厂和邯郸电厂等锅炉水冷壁的实际应用,防腐 蚀效果明显.西柏坡电厂对锅炉水冷壁表面采用了 电弧喷涂耐磨防腐蚀合金的方法,由美国METAI SPRAY公司现场施工.经1年的实际运行表明, 涂层附着牢固,有效地保护了水冷壁,水冷壁不再发 生高温腐蚀.宜宾发电总厂豆坝发电厂3炉大修 期间,采用scz16合金对其水冷壁进行了防腐蚀防 磨超音速电弧喷涂,取得了良好的效果uj. 2.4电弧喷涂快速制模技术 现代工业中塑料制品应用领域日益扩大,塑料 制品换型十分频繁,要求缩短制造周期,许多企业需 要快速,经济的模具制造技术.电弧喷涂具有生产 周期短,制模成本低,原形尺寸不受限制,尤其适用 于难以机械加工,图形复杂.带有装饰花纹的型腔 模具,可用于反应注塑成型工艺中的聚氨酯零件如 汽车的驾驶盘,仪表盘,坐垫,靠垫,阻流板,民用建 筑的隔热材料,轻工业中的鞋底等l_】]. 3电弧喷涂技术的新进展 为了进一步拓展电弧喷涂技术的应用范围,人 们正在发展和开发各种新型电弧喷涂方法. 3.1高速电弧喷涂技术 将喷涂气流速度提高到超音速从而提高喷射颗 粒的速度到音速或超音速.该技术可以提高涂层与 基体的结合强度,涂层的致密度,降低涂层的氧化物 含量等. 3.2真空电弧喷涂技术口] 真空电弧喷涂技术[】将喷涂工作气氛抽成真 空.该技术可以大幅度地降低氧化物的含量,降低 孔隙率,提高涂层结合强度. 3.3保护气体电弧喷涂技术L】? 用保护性气氛对涂层的制备过程进行保护.该 技术可以降低熔滴材料的热损率,涂层的孔隙率和 氧化物的含量等. 高速电弧喷涂技术是电弧喷涂的重要发展方 向.鉴于普通电弧喷涂的粒子喷射速度受限制和氧 化程度严重,电弧喷涂的涂层质量和应用程度受到 一 定影响.为此,迫切需要研制新型高速电弧喷涂 技术及其设备. 影响电弧喷涂涂层质量的主要工艺参数有电弧 喷涂电压,喷涂电流(送丝速度)和压缩空气的压力 和质量.其中压缩空气的压力和质量是影响电弧喷 涂涂层质量的关键因素之一. 在空气压力方面,空气压力直接影响电弧喷涂 过程中的熔滴雾化效果和熔滴粒子喷射速度,还影 响丝材端部电弧燃烧的稳定性.在空气质量方面, 空气质量关系到喷涂粒子的氧化程度及冶金质量. 最新研究结果表明,采用高压空气流或燃料燃烧产 生的高速射流作雾化气流,可加速熔滴的脱离,使粒 子加速度显着增加,并提高电弧的稳定性,保证金属 熔滴的有效雾化.同时由于射速的增加缩短了粒子 和空气的接触时间,限制了不利化学变化的发生,减 少了粒子氧化和气化,使涂层质量和机械性能明显 提高. 因此,提高压缩空气的压力和改善压缩空气的 质量,是提高电弧喷涂涂层的主要途径. 高速射流电弧喷涂技术口乳]就是依据以上思 想,通过提高喷涂压缩空气压力和改善压缩空气质 量,使电弧喷涂的效率和涂层质量得到进一步提高, 从而使电弧喷涂技术升高到一个新的高度,得到更 优异的涂层,具有巨大的应用价值和广阔的发展前 景. 参考文献 E13李国英,表面工程手册,机械工业出版社,2004,87 E23徐滨士;朱绍华,表面工程的理论与技术,国防工业出版社,1999, 266 E33刘宪军;李东文;董玲萱;杨兴宽;陈字刚,铁路钢桥电弧喷Al长 效防腐蚀技术研究,铁道,1999,(4):4 [4]蔡挺,热喷涂技术的现状和应用,广东有色金属,1999, (1):59—62 [5]杨春海,舰船钢板高速电弧喷涂防滑丝材研制成功,中国表面工 程12000,(1):31(下转第2O页】 20四川化工第8卷2005年第2期 较复杂,设备要求高.甲乙酮连氮是水合肼的中间 体,因此一般生产厂家无须采用该工艺,但水合肼厂 家为增加产品品种,可用此法生产三氮唑,能源消耗 低是该工艺的优势. 7结语 三氮唑有如此多的合成方法,各种方法采用不 同的原料和工艺,各有优缺点.甲酰胺法和甲酸法 是目前常用的生产方法,生产工艺成熟稳定,成本较 低.甲酰胺,甲酸综合法具有一定的成本优势,生产 工艺也较简单,是目前发展的方向.双酰肼法值得 进一步研究.盐酸肼法和甲乙酮连氮法是一些具有 相应副产物的厂家非常值得采用的方法. 参考文献 [1]EP.44438 [2]CN.86100562 [3]黄次幼;张绍春,利用三环唑生产中的废甲酸合成l一氢一i,2,4-三 氮唑,农药,1990,2,19 r4]DE.3205348 [5]C.Ainsworth;RG.Jones,Isomeric,Nuclear-substitutedAmin— oethyl一1,2,4-trazoles,J.Am.chem..SOC.,1955,5,62l一624 [6]us.6002015 农业部决定2005年开展农资打假专项治理行动 农业部近日发出关于开展种子等农资打假专项 治理行动的通知.通知指出,各级农业行政部门在 开展农资打假专项治理行动中,要突出重点,抓住关 键,整体推进.一要抓住重点品种,在切实抓好七大 类农资市场整顿的同时,集中力量重点整顿种子,农 药,肥料,饲料,兽药市场秩序,力争年底有根本好 转.二要抓住重点季节,当前重点做好春耕备耕期 间的农资打假工作,确保春耕生产安全.并结合当 (上接第14页) [6]唐君源,大型钢井架的制造与防腐,建井技术,1997,(2):42—45 [7]徐滨士;马世宁,发展优质高效的表面新技术,电弧喷涂技术,材 料保护,1993,(26):12 [8]薛春滨;李多,采用电弧喷涂技术修复3500t水压机副缸柱塞, 有色设备,2003,(1):24 [9]雷宏,F-75热喷涂自结合材料,设备管理与维修,2004,(2):12 [1O]李润东,曲轴磨损原因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与修复,煤炭科技,2001,(1):11 [11]秦颢;杨中元;李学锋;周贻茹,电弧喷涂镍铝合金丝材在工程 上的应用,新技术新工艺,2003,(4);73—74 [12]郭立新;黄安国,超音速电弧喷涂在风机叶轮上的应用,材料保 护,2002,(1);43,45 [13]ChandlerP.E.Qvigley^,LBC.,TheApplicationofPlasma sprayedcoatingsfortheProtectionofBoilerTubing.In:Advancein Thermalspraying,ProceedingsofITS(2'86,Montreal:theWelding 地实际,抓好关键农时季节的农资监管,保证农民放 心购买和使用农资产品.三要抓住重点市场,重点 加大对农资批发市场,专业市场,以及乡,村农资集 散地和经营单位的检查,彻底封堵假冒伪劣农资的 流通渠道.四要抓住重点地区,对一些群众投诉强 烈,市场秩序混乱的地区集中督办,组织力量重点整 治,狠抓大案要案的查处. (吴蓉) InstituteofCanada,1986,(297):29,35 [14]马世宁;刘谦;李长青;毕志夫,热电厂锅炉水冷壁热腐蚀治理 技术及其应用,中国机械工程,2002,(17):1468 [15]罗伟光;史青玉;鞠振福;李清火,电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防 护,电力建设,2000,(11):57—58 [16]周松;陈本荣;刘永忠;张宏雁,火电厂锅炉水冷壁管的防腐防 磨治理,中国表面工程,2003,(1):47 [17]T.Watanabe,CorrelationsbetweenelectrodeDhenomenaand coatingpropertiesinwirearcspraying,ThinsolidFilm,1998,(316): l69 [18]徐滨士,中国电站水冷管道热腐蚀及高速喷涂防护新科技,中国 电力,2000,(33):13一l6 [19]徐滨士,维修表面工程中新型电弧喷涂技术,中国设备管理工 程,1998,(21):8一lO