| 概述熱噴涂是一項(xiàng)修復(fù)和預(yù)保護(hù)技術(shù)，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展與提高，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)裝備以及機(jī)械零部件的使用性能要求也越來(lái)越高。整體鑄造或鍛造比較昂貴的金屬，如鈦、鎳、鈷、鎢、鋯、等造價(jià)很高而且鑄、鍛造以及焊接方法都有一定困難，于是在普通材料的工作表面，噴涂一層特殊的涂層，使其達(dá)到：防腐、耐磨、減磨、抗高溫、抗氧化、隔熱、絕緣、導(dǎo)電、防微波輻射等一系列多種功能，使其達(dá)到節(jié)約材料，節(jié)約能源的目的。
定義熱噴涂是指采用氧—乙炔焰、電弧、等離子弧、爆炸波等提供不同熱源的噴涂裝置，產(chǎn)生高溫高壓焰流或超音速焰流，將要制成涂層的材料如各種金屬、陶瓷、金屬加陶瓷的復(fù)合材料、各種塑料粉末的固態(tài)噴涂材料，瞬間加熱到塑態(tài)或熔融態(tài)，高速?lài)娡康浇?jīng)過(guò)預(yù)處理(清潔粗糙)的零部件表面形成涂層的一種表面加工方法。我們把特殊的工作表面叫“涂層”，把制造涂層的工作方法叫“熱噴涂”，它是采用各種熱源進(jìn)行噴涂和噴焊的總稱(chēng)。
歷史熱涂技術(shù)最早于1910年由普博士發(fā)明,當(dāng)時(shí)命名：“金屬?lài)婂儭?/SPAN>
1943年美國(guó)METCO公司首次出版了《金屬?lài)婂儭肥謨?cè)
1959年美國(guó)METCO公司第七次出版改名《火焰噴涂》手冊(cè)
1973年9月10—14日在英國(guó)倫敦召開(kāi)第七屆有關(guān)國(guó)際熱噴涂會(huì)議，改名“金屬?lài)娡俊?/SPAN>
1979年9月27—10月1日在美國(guó)Florida州一著名休養(yǎng)地Miami城召開(kāi)第八屆國(guó)際熱噴涂會(huì)議,就采用“熱噴涂”,這一名詞,這就是“熱噴涂”名詞的由來(lái)。
我國(guó)熱噴涂技術(shù)是從五十年代開(kāi)始的,當(dāng)時(shí)由吳劍春和張關(guān)寶在上海組建了國(guó)內(nèi)第一個(gè)專(zhuān)業(yè)化噴涂廠(chǎng),研制氧乙炔焰絲噴及電噴裝置，并對(duì)外開(kāi)展金屬?lài)娡繕I(yè)務(wù)。我國(guó)熱噴涂技術(shù)起步較早，50年代就發(fā)展了絲材電弧噴涂；60年代某些軍工部門(mén)開(kāi)始研究等離子噴涂，等離子弧焰溫度高、等離于噴涂顆粒飛行速度快，涂層結(jié)合強(qiáng)度也較高(40～80MPa)，孔隙率小于5%，在我國(guó)軍工部門(mén)得到廣泛應(yīng)用；70年代出現(xiàn)了品種和型號(hào)較為齊全的噴涂設(shè)備和材料，但總的來(lái)說(shuō)進(jìn)展緩慢，只是到了近幾年才獲得了較快的發(fā)展。特別是原國(guó)家經(jīng)委將熱噴涂作為國(guó)家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目以后，發(fā)展速度更快并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。1981年10月21—27日由國(guó)家經(jīng)委、國(guó)家科委主持在北京召開(kāi)了首屆全國(guó)熱噴涂會(huì)議，會(huì)上宣布由國(guó)家經(jīng)委領(lǐng)導(dǎo)下成立了“全國(guó)熱噴涂協(xié)作組”，掛靠北京礦冶研究總院，協(xié)作組對(duì)上聯(lián)系國(guó)家經(jīng)貿(mào)委，對(duì)下聯(lián)系各省市、自治區(qū)經(jīng)委科技處各部門(mén)科技局，以及大中型企業(yè)、大專(zhuān)院校、科研單位等形成跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨部門(mén)推廣應(yīng)用熱噴涂技術(shù)網(wǎng)絡(luò)體系,現(xiàn)有團(tuán)體會(huì)員單位400多個(gè)。1991年國(guó)家機(jī)電部武漢材料保護(hù)研究所向國(guó)家民政部申請(qǐng)成立了“中國(guó)表面工程協(xié)會(huì)熱噴涂專(zhuān)業(yè)委員會(huì)”，是全國(guó)從事表面工程的企業(yè)及相關(guān)單位自愿組成的行業(yè)組織,現(xiàn)掛靠北京農(nóng)機(jī)學(xué)院,已發(fā)展團(tuán)體會(huì)員400余個(gè)及境外會(huì)員150余個(gè)。
熱噴涂(焊)比電鍍硬鉻有下列優(yōu)點(diǎn)
(1)對(duì)于同樣生產(chǎn)能力來(lái)說(shuō)，鍍硬鉻和熱浸鍍的基建費(fèi)用和能源費(fèi)用要高得多。
(2)對(duì)于同等生產(chǎn)能力來(lái)說(shuō)，熱噴涂所需場(chǎng)地只有鍍硬鉻和熱浸鍍的幾分之一。
(3)鉻的價(jià)格比其它材料貴，而且市場(chǎng)供應(yīng)仍很緊缺，熱噴涂使用的材料廣泛，有很多材料比硬鉻更耐磨。
(4)鍍硬鉻的廢液處理費(fèi)用越來(lái)越高，而熱噴涂無(wú)公害問(wèn)題。
(5)鍍硬鉻只能用于導(dǎo)電材料和可以放入鍍槽內(nèi)的工件，而熱噴涂的工件不受材質(zhì)和幾何形狀限制，幾乎適用于任意大的金屬與非金屬結(jié)構(gòu)件表面噴涂，也可對(duì)各種大型工件進(jìn)行局部噴涂，既可在室內(nèi)加工、又可在野外現(xiàn)場(chǎng)噴涂作業(yè)，如采用相應(yīng)的工藝可在各種金屬、陶瓷、玻璃、石墨、水泥、塑料、木材等基體表面噴涂不同性能的各種金屬、陶瓷、金屬加陶瓷的復(fù)合材料，又可噴涂各種塑料粉末材料的涂層。
(6)熱噴涂層不僅可以恢復(fù)一切磨損超差機(jī)械零部件尺寸，又可以使任何金屬與非金屬材料表面復(fù)合、表面改性、表面強(qiáng)化、使其達(dá)到：防腐、耐磨、減磨、抗高溫、抗氧化、隔熱、絕緣、導(dǎo)電、防微波輻射等一系列多種功能，使其達(dá)到節(jié)約材料，節(jié)約能源的目的。從而使各種機(jī)械設(shè)備、車(chē)輛零部件“益壽延年”，使報(bào)廢的零部件“起死回生”。涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度≥6.5～10kg/ mm2，噴焊層與基體結(jié)合強(qiáng)度≥45kg /mm2，涂層硬度從15～69HRC,涂層粗糙度為Rz25～100um，涂層厚度0.3～15mm,涂層經(jīng)機(jī)械加工后粗糙度可恢復(fù)到Ra0.8～0.2um，可滿(mǎn)足不同技術(shù)要求。
(7)與電鍍或電刷鍍工藝相比，熱噴涂的涂層沉積速率高，操作時(shí)間僅為電鍍的幾百分之一。
(8)在普通材料基體表面噴涂貴重金屬及功能材料，或選擇優(yōu)質(zhì)材料噴涂產(chǎn)品關(guān)鍵部位，如化工不銹鋼反應(yīng)釜可用碳鋼制造，工作表面噴涂不銹鋼材料，可大大節(jié)約您的設(shè)備造價(jià)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。
(9)各種大型關(guān)鍵設(shè)備的零部件及國(guó)外進(jìn)口局部磨損無(wú)備件更換，或難以制造而且價(jià)值昂貴的零部件，采用熱噴涂修復(fù)具有簡(jiǎn)便、可靠、快捷、可減少因停工停產(chǎn)給工廠(chǎng)造成的經(jīng)濟(jì)損失。
(10)該技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、成本低、見(jiàn)效快、效益高、用途廣的特點(diǎn)。
近年來(lái)，熱噴涂材料中陶瓷和塑料材料受到了重視并發(fā)展了相應(yīng)的火焰噴涂裝置；應(yīng)該特別指出的是，最早問(wèn)世的火焰噴涂技術(shù)，在飛速發(fā)展的熱噴涂技術(shù)中，不但沒(méi)有被淘汰，而是經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)在適應(yīng)各類(lèi)材料的噴涂中繼續(xù)發(fā)展。各種新型噴涂材料的出現(xiàn)，進(jìn)一步擴(kuò)大了火焰噴涂技術(shù)的使用范圍。新型火焰噴涂槍不但可以噴涂各種金屬、陶瓷、金屬加陶瓷的復(fù)合材料、各種塑料粉末材料的涂層。盡管等離子和HVOF/HVAF超音速以及爆炸噴涂的涂層優(yōu)于常規(guī)火焰噴涂，但由于投資大、操作控制系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備笨重、無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)施工，應(yīng)用范圍受到極大限制，在在防腐和維修市場(chǎng)難以推廣普及，新型火焰噴涂設(shè)備與技術(shù)和超音速電弧噴涂設(shè)備與技術(shù)在工業(yè)防腐和零件修復(fù)市場(chǎng)中永遠(yuǎn)是主要技術(shù)力量。
我國(guó)熱噴涂發(fā)展現(xiàn)狀
世界的熱噴涂已有100年的歷史,中國(guó)的熱噴涂也有近五十年的歷史。特別是近二十年來(lái)，中國(guó)的熱噴涂有了較大的進(jìn)步和發(fā)展，下面，就總體水平和地位、設(shè)備與材料、應(yīng)用、科研與開(kāi)發(fā)等方面作簡(jiǎn)單介紹。
1.總體水平和地位據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在“八五”期間(1991～1995年包括1996年)，中國(guó)熱噴涂行業(yè)總產(chǎn)值為3億元年左右(包括熱噴涂設(shè)備、材料、施工與技術(shù)服務(wù)、輔助設(shè)備材料等)。1996年，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值約為7.5萬(wàn)億元(約為9100億美元)，熱噴涂產(chǎn)值約占其0.39/10000＞。
根據(jù)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)熱噴涂從業(yè)人員3000人左右(不含施工隊(duì)臨時(shí)工)，從事熱噴涂工作的單位為300～350個(gè)，包括熱噴涂設(shè)備、材料、輔機(jī)、輔助材料生產(chǎn)廠(chǎng)、熱噴涂施工、技術(shù)服務(wù)單位，以及從事熱噴涂的科研、教學(xué)、開(kāi)發(fā)單位和貿(mào)易公司。
熱噴涂企業(yè)仍一種小型單位(﹤30人)為主，占總數(shù)的90%以上。熱噴涂行業(yè)人均產(chǎn)值約為10萬(wàn)元/人?年，在機(jī)械行業(yè)中屬于佼佼者(上等水平)。
據(jù)國(guó)外有關(guān)材料介紹，近幾年美國(guó)熱噴涂總產(chǎn)值約為20億美元，日本為800億日元，分別占其國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值(GNP)的3.6/10000和2.3/10000。熱噴涂產(chǎn)值在GNP重的比值是該國(guó)熱噴涂發(fā)達(dá)與否的重要標(biāo)志。中國(guó)的這個(gè)比值，僅為美國(guó)的11%，日本的17%。這說(shuō)明，中國(guó)的熱噴涂仍處于發(fā)展階段，遠(yuǎn)未達(dá)到成熟和飽和階段，也正因?yàn)槿绱�，熱噴涂在中�?guó)的市場(chǎng)廣大，機(jī)遇甚多，發(fā)展前景看好。
2.熱噴涂設(shè)備與材料經(jīng)過(guò)幾十年的自主開(kāi)發(fā)和引進(jìn)、借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，目前，中國(guó)已能開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)真空等離子、大氣等離子、爆炸噴涂、等離子堆焊、電弧噴涂、火焰粉末噴涂、火焰線(xiàn)材噴涂設(shè)備，生產(chǎn)金屬粉末(Ni、Co、Fe基，合計(jì)約300t/年)、陶瓷、金屬陶瓷粉末(Al2O3、Al2O3+TiO2，Cr2O3，WC—Co等，合計(jì)約200t/年)，絲材(Al、Zn、Cu、不銹鋼等，合計(jì)約1000t/年)。盡管設(shè)備總體水平仍不高，材料仍存在這樣或那樣的質(zhì)量問(wèn)題，但是，中國(guó)已成為世界上少數(shù)幾個(gè)能在熱噴涂設(shè)備和材料上自給自足的國(guó)家之一，基本滿(mǎn)足熱噴涂行業(yè)的需要。同時(shí)，約有10%的設(shè)備和材料仍需進(jìn)口。
3.熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用目前，熱噴涂技術(shù)在中國(guó)已經(jīng)得到比較廣泛的應(yīng)用，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有航空、航天、鋼鐵、石化、鋼結(jié)構(gòu)防腐、機(jī)械、輕工、紡織、造紙、能源、船舶等，總產(chǎn)值約2億元/年。我國(guó)的熱噴涂應(yīng)用有以下特點(diǎn)：
�、艖�(yīng)用范圍大，在某些領(lǐng)域具有相當(dāng)高的水平，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)(與波音合作)，退火爐爐底輥、鍍鋅導(dǎo)輥(鋼鐵行業(yè))、閥門(mén)(石化行業(yè))、拉絲導(dǎo)輥、塔輪、拉絲圈等(紡織工業(yè))、高檔玻璃模具(輕工)、氣門(mén)(汽車(chē)行業(yè))等。
�、撇捎玫墓に嚭筒牧蠌V泛，幾乎目前國(guó)際上使用的熱噴涂工藝和材料，中國(guó)都在用，如真空等離子噴涂、大氣等離子噴涂、爆炸噴涂、超音速火焰噴涂、電弧噴涂、火焰粉末噴涂、等離子堆焊、激光重熔、真空(保護(hù)氣氛)重熔等。
⑶從事熱噴涂應(yīng)用(Job Shop)的企業(yè)以中小企業(yè)(<30人)為主，人數(shù)占總數(shù)的2/3，產(chǎn)值占總產(chǎn)值的75%以上。股份合作制企業(yè)、私人企業(yè)、集體企業(yè)占相當(dāng)比重，合、獨(dú)資企業(yè)開(kāi)始出現(xiàn)。
⑷以熱噴涂作為設(shè)備、部件的維修手段比較發(fā)達(dá)，對(duì)中、小熱噴涂企業(yè)而言，一半以上的工作是針對(duì)修復(fù)。
�、煽蒲性核�、大專(zhuān)院校的相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究室，教研室，如焊接(占大半以上)，材料、表面加工等專(zhuān)業(yè)，積極進(jìn)入國(guó)內(nèi)熱噴涂市場(chǎng)。我國(guó)熱噴涂的主要技術(shù)力量也在上述單位。
當(dāng)前，在應(yīng)用方面存在的主要問(wèn)題是，規(guī)模小、水平高低不齊，缺乏統(tǒng)一管理和標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法形成在國(guó)內(nèi)外具影響力的熱噴涂龍頭企業(yè)(如日本的Tocal、美國(guó)的Praxair、法國(guó)的SNMI等)。 |
