噴涂材料種類繁多,從金屬、合金、陶瓷到復合材料,所獲得的涂層性能存在很大差異,涂層的設計主要由機件的使用環境、服役條件等來確定。
1、耐蝕涂層
Zn、Al、Zn—A1合金涂層對鋼鐵具有良好的防護作用,這不僅與陰極保護作用有關,涂層本身也具有良好的抗腐蝕作用。處于室外工業氣氛中的鋼件,若氣氛呈堿性,則可采用Zn涂層;若氣氛中硫或硫化物含量高,則可采用A1涂層;如橋梁、輸電線、鋼結構件、高速公路護欄、照明燈桿等可噴涂Zn或A1涂層進行長效防腐。處于鹽氣霧中的鋼件,如海岸附近的金屬構件、甲板、發射天線、海上吊橋等均可噴涂Al、Zn或其合金進行長效防腐,一般二三十年不需要維護。長期處于鹽水中的鋼件,如船體、鋼體河樁及橋墩等可噴涂A1進行長期防腐。耐飲用水的涂層可用Zn,涂層不需封孔,如淡水儲器、輸送器等。耐熱淡水的涂層可用Zn,但涂層需封孔,如熱交換器、蒸汽凈化設備及處于蒸汽中的鋼件。
2、耐磨涂層
在機械零部件表面噴涂耐磨涂層的主要目的是:提高性能和延長壽命。其基本出發點是機件表面的強化、修舊利廢、恢復因磨損或腐蝕而造成的尺寸超差,并賦予機件更好的耐磨性能,提高產品質量;對于設備中的某些零部件,通過噴涂耐磨涂層,將會提高整機的性能和技術指標,從而提高產品的質量。由于機械的工作環境和服役條件不同,其磨損機制也不盡相同,因此應有針對性地選擇合適的涂層。
(1)抗磨料磨損涂層 許多機件如各種破碎機、泥漿泵、農用機械及混凝土攪拌機等工程機械,往往因遭受礦物、巖石、泥沙等磨料的磨損而失效。在此類機件表面噴涂某些鐵基、鎳基、鈷基材料或在這些噴涂材料中加入WC、A12O3、Cr2O3、ZnO2等陶瓷顆粒獲得復合涂層,可顯著提高其抗磨料磨損性能。
(2)抗粘著磨損涂層 在機件表面噴涂鐵基、鎳基或鈷基的WC、A12O3、Cr2O3,、ZnO復合涂層,或噴涂陶瓷,將增大或改變摩擦副間的物理、化學及晶體結構的差異和性質,從而提高機械的抗粘著磨損性能。另外,在邊界潤滑條件下,鉬涂層具有優異的耐粘著磨損性能。
(3)耐微動磨損涂層 凸輪從動件、汽缸襯套、導葉、渦輪葉片等機件常因微動磨損而失效,噴涂自熔合金、氧化物或碳化物金屬陶瓷、某些Ni、Fe、Co基材料可顯著提高機件的抗微動磨損性能。
(4)耐熱磨損涂層 各種熱作模具、軋管定徑穿孔機、壓鑄模具以及粉末冶金模具等,其不僅服役在較高的溫度環境下,而且遭受磨損、擠壓、沖擊及冷熱疲勞作用,可噴涂某些鈷基自熔合金、Ni/A1以及陶瓷來提高耐熱磨損性能。
(5)耐沖擊磨損和耐氣蝕磨損涂層 各種風機、水電閥等的失效主要是由于沖蝕磨損而引起的。而水輪機葉片、噴頭及各種汽缸襯套常因氣蝕磨損而失效,可噴涂Ni基自熔合金、自熔合金加銅粉、不銹鋼、超細A12O3;Cr2O3、WC復合粉末顯著提高機件的耐沖蝕磨損和耐氣蝕磨損能力。
3、耐熔融金屬涂層
耐熔融Zn浸蝕涂層——可噴涂A12O3+TiO2、MgO+ZrO2及純白鎢等,如浸Zn槽。
耐熔融Cu浸蝕涂層——可噴涂A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO及Mo等。如錠模。
耐熔融Al浸蝕涂層——可用A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO涂層,如模具、輸送槽等。
耐熔融鋼鐵浸蝕涂層——可噴涂ZnO2+24%MgO及Mo等,如風口、連鑄模等。
4、恢復尺寸涂層
熱噴涂用于修復因磨損、加工不當造成尺寸超差的工件,涂層要與基體有相同或更好的性能。如齒輪、軸頸、鍵槽、機床導軌等,多用鐵基合金、鎳基合金、銅基合金修復,用與鋼軌熱膨脹系數相近的Fe2O3粉熱噴涂修復鋼軌磨損部位便是一個典型的成功的修復范例。
1、耐蝕涂層
Zn、Al、Zn—A1合金涂層對鋼鐵具有良好的防護作用,這不僅與陰極保護作用有關,涂層本身也具有良好的抗腐蝕作用。處于室外工業氣氛中的鋼件,若氣氛呈堿性,則可采用Zn涂層;若氣氛中硫或硫化物含量高,則可采用A1涂層;如橋梁、輸電線、鋼結構件、高速公路護欄、照明燈桿等可噴涂Zn或A1涂層進行長效防腐。處于鹽氣霧中的鋼件,如海岸附近的金屬構件、甲板、發射天線、海上吊橋等均可噴涂Al、Zn或其合金進行長效防腐,一般二三十年不需要維護。長期處于鹽水中的鋼件,如船體、鋼體河樁及橋墩等可噴涂A1進行長期防腐。耐飲用水的涂層可用Zn,涂層不需封孔,如淡水儲器、輸送器等。耐熱淡水的涂層可用Zn,但涂層需封孔,如熱交換器、蒸汽凈化設備及處于蒸汽中的鋼件。
2、耐磨涂層
在機械零部件表面噴涂耐磨涂層的主要目的是:提高性能和延長壽命。其基本出發點是機件表面的強化、修舊利廢、恢復因磨損或腐蝕而造成的尺寸超差,并賦予機件更好的耐磨性能,提高產品質量;對于設備中的某些零部件,通過噴涂耐磨涂層,將會提高整機的性能和技術指標,從而提高產品的質量。由于機械的工作環境和服役條件不同,其磨損機制也不盡相同,因此應有針對性地選擇合適的涂層。
(1)抗磨料磨損涂層 許多機件如各種破碎機、泥漿泵、農用機械及混凝土攪拌機等工程機械,往往因遭受礦物、巖石、泥沙等磨料的磨損而失效。在此類機件表面噴涂某些鐵基、鎳基、鈷基材料或在這些噴涂材料中加入WC、A12O3、Cr2O3、ZnO2等陶瓷顆粒獲得復合涂層,可顯著提高其抗磨料磨損性能。
(2)抗粘著磨損涂層 在機件表面噴涂鐵基、鎳基或鈷基的WC、A12O3、Cr2O3,、ZnO復合涂層,或噴涂陶瓷,將增大或改變摩擦副間的物理、化學及晶體結構的差異和性質,從而提高機械的抗粘著磨損性能。另外,在邊界潤滑條件下,鉬涂層具有優異的耐粘著磨損性能。
(3)耐微動磨損涂層 凸輪從動件、汽缸襯套、導葉、渦輪葉片等機件常因微動磨損而失效,噴涂自熔合金、氧化物或碳化物金屬陶瓷、某些Ni、Fe、Co基材料可顯著提高機件的抗微動磨損性能。
(4)耐熱磨損涂層 各種熱作模具、軋管定徑穿孔機、壓鑄模具以及粉末冶金模具等,其不僅服役在較高的溫度環境下,而且遭受磨損、擠壓、沖擊及冷熱疲勞作用,可噴涂某些鈷基自熔合金、Ni/A1以及陶瓷來提高耐熱磨損性能。
(5)耐沖擊磨損和耐氣蝕磨損涂層 各種風機、水電閥等的失效主要是由于沖蝕磨損而引起的。而水輪機葉片、噴頭及各種汽缸襯套常因氣蝕磨損而失效,可噴涂Ni基自熔合金、自熔合金加銅粉、不銹鋼、超細A12O3;Cr2O3、WC復合粉末顯著提高機件的耐沖蝕磨損和耐氣蝕磨損能力。
3、耐熔融金屬涂層
耐熔融Zn浸蝕涂層——可噴涂A12O3+TiO2、MgO+ZrO2及純白鎢等,如浸Zn槽。
耐熔融Cu浸蝕涂層——可噴涂A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO及Mo等。如錠模。
耐熔融Al浸蝕涂層——可用A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO涂層,如模具、輸送槽等。
耐熔融鋼鐵浸蝕涂層——可噴涂ZnO2+24%MgO及Mo等,如風口、連鑄模等。
4、恢復尺寸涂層
熱噴涂用于修復因磨損、加工不當造成尺寸超差的工件,涂層要與基體有相同或更好的性能。如齒輪、軸頸、鍵槽、機床導軌等,多用鐵基合金、鎳基合金、銅基合金修復,用與鋼軌熱膨脹系數相近的Fe2O3粉熱噴涂修復鋼軌磨損部位便是一個典型的成功的修復范例。