熱噴塗工藝

熱噴塗工藝

自1910年瑞士肖普(Schoop)博士發明了一種火焰噴塗裝置(即熱噴塗)以來,熱噴塗技術已有很大發展,尤其是20世紀80年代以來,熱噴塗技術的套用取得了很大的成就。

發展趨勢

熱噴塗技術在國內已經得到了比較廣泛的推廣套用,近年來發展的趨勢和特點是:

⑴大面積長效防護技術得到了廣泛套用

對於長期暴露在戶外大氣的鋼鐵結構件,採用噴塗鋁、鋅及其合金塗層,代替傳統的刷油漆方法,實行陰極保護進行長效大氣防腐,近年來得到了迅速發展。如電視鐵塔、橋樑、公路設施、水閘門、微波塔、高壓輸電鐵塔、地下電纜支架,航標浮鼓、豎井井筒等大型工程,都採用了噴塗鋁、鋅及其合金方法進行防腐。國內有幾十個專業噴塗廠從事這方面工作,噴塗面積每年達幾百萬平方米以上。這項技術不僅在國內大量推廣套用,而且在援外工程中也得到了較好的推廣套用。

⑵修復強化大型設備及進口零部件國產化

修復強化大型設備及進口零部件國產化 近年來這方面已有許多成功套用實例,如:一米七軋機、高速風機轉子,大型擠壓機柱塞、大型齒輪、電極擠壓成型嘴、大功率汽車曲軸等。這些工作的進行,一是解決了生產急需;二是節約了大量外匯。

⑶超音速火焰噴塗技術的套用

隨著中國熱噴塗技術的發展與提高,對噴塗層質量要求也愈來愈高。近年來美國等國家發展起來的高速燃氣(HVOF)法是製備高質量塗層的一種新的工藝方法。由於超音速火焰噴塗方法具有很多優點,國內已先後從國外引進近十幾台設備,在各工業部門發揮著重要作用。

⑷氣體爆燃式噴塗技術進一步得到套用

該項噴塗技術由於粒子飛行速度可達800m/s以上,塗層與基體結合強度可達100MPa以上,孔隙率<1%,在某些領域裡套用,優於其他噴塗方法。國內已安裝10台以上。

⑸氧乙炔火焰塑膠粉末噴塗技術發展迅速

如前所述,國內近年來已有多家生產製造氧乙炔火焰塑膠粉末噴塗設備,採用該項工藝技術,已在化工貯罐、管道、陶瓷行業瀘泥機板框、印染行業的導布輥、煤炭行業帶式運輸機鑄狄托輪、石油行業注聚設備,以及表面裝潢等方面都得到了很好的套用,彌補了電噴塑的不足。為塑膠塗層的套用,開闢了一個新的途徑。

⑹熱噴塗技術在化工防腐工程中得到套用

腐蝕是機械部件受周圍介質的化學或電化學作用而失效的主要原因之一。它不僅使大量金屬材料受損失,從而造成的停產損失更難以估計,所以人們對化工防腐工作特別重視。熱噴塗層套用於腐蝕介質中,特別是強介質腐蝕,以前所以未能突破,其主要原因是封孔劑未能解決。眾所周知,噴塗層是存在著孔隙的,若不進行封孔處理,各種酸、鹼、有機介質就會浸入孔隙,使塗層脫落,影響防腐效果。根據防腐工程的要求,近期中國已研製成功了聚酯型、有機聚合物型、樹脂型、塑膠型、膠粘劑型等幾十種型號的封孔劑,適用於酸、鹼、鹽及有機物的腐蝕環境,其使用溫度80~350℃。採用陶瓷塗層、氧化物塗層或金屬或合金塗層,根據不同介質,選用適當的封孔劑,已在許多化工腐蝕介質中套用,效果良好。該系列封孔劑已獲專利並獲國家發明獎。這些封孔劑的研究成功,使熱噴塗技術在化工防腐工程中的套用有了新進展。

⑺雷射重熔技術開始套用

高頻感應重熔、真空感應重熔只是在一定範圍內得到套用。雷射重熔技術前幾年曾做過小面積試驗,並未廣泛套用。近期清華大學已將雷射重熔技術用於閥門生產中,上海第二紡織機械廠已將雷射重熔技術套用在紡織機械中。

⑻在建築裝潢醫療衛生方面也得到了套用

熱噴塗技術在建築裝潢醫療衛生方面也得到了套用 近年來四川、上海、瀋陽、雲南等地採用熱噴塗技術噴塗了各種雕像、飾物、大型壁面等收到了良好效果,如瀋陽市國際商場的孔雀開屏大型壁畫就採用了熱噴塗技術。隨著熱噴塗技術的發展與提高,該項技術已滲透到其他領域中,如生物領域用熱噴塗方法,製造人工骨骼,國內已臨床200多例,效果很好。此外,用熱噴塗方法製造的人工牙齒,也得到了初步套用。

技術優勢

1.能有機地把金屬材料的強韌性、易加工性等和陶瓷材料的耐高溫、耐磨和耐腐蝕等特性結合起來。

2.合理選擇塗層材料和適宜的噴塗工藝,可以獲得各種功能的表面強化塗層。

3.不受基體的限制:用於熱噴塗的基體材料可以是金屬、陶瓷、水泥、耐火材料、石料、石膏等無機材料,也可以是塑膠、橡膠、木材、紙張等有機材料。

4.不受工件尺寸和施工場所的限制。

5.塗層沉積速率快,厚度可控,工藝簡單。

6.陶瓷塗層的可加工性好,且塗層損壞後可再進行噴塗。

特點

與其他各種表面技術相比,熱噴塗技術有其自身的特點:

(1)可在各種基體上製備各種材質的塗層,包括金屬、陶瓷、金屬陶瓷、工程塑膠、玻璃、木材、布、紙等幾乎所有的固體材料。

(2)基體溫度低。基體溫度一般在30~200oC之間,變形小,熱影響區淺。

(3)操作靈活。可噴塗各種規格和形狀的物體,特別適合於大面積塗層,並可在野外作業。

(4)塗層厚度範圍寬。從幾十微米到幾毫米的塗層都能製備,且容易控制,噴塗效率高,成本低。噴塗時生產效率為每小時幾公斤到幾十公斤。但是,作為一種表面處理技術,它也存在許多不足之處,主要體現在熱效率低,材料利用率低、浪費大和塗層與基材強度較低三個方面。

種類

傳統的熱噴塗方法按熱源的不同,可分為燃燒法和電熱法,前者包括火焰噴塗、爆炸噴塗,後者包括電弧噴塗、等離子噴塗。近年來,隨著人們對塗層性能要求的進一步提高,廣大科學工作者通過不斷創新,在原有基礎上發展了超音速火焰噴塗和超音速等離子噴塗。同時,又相繼開發了雷射噴塗、反應熱噴塗和冷噴塗等工藝。

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