超音速电弧喷涂技术

1、防磨防腐新材料超音速电弧喷涂技术一、超音速电弧喷涂的原理电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化雾化沉积的过程。但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，即超音速电弧喷涂是采用超音速雾化。其优点是：雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效

2、果，从而提高了粒子速度。粒子速度对涂层的性能有很大的影响。粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小

3、均匀，大大降低了涂层的粗糙度。同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2 。电弧喷涂时，弧区的温度高达5000 6000 ，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。二、超音速电弧喷涂的技术优点超音速电弧喷涂与普通火焰喷涂相比，有以下技术优点：1 、 热效率高。火焰喷涂产生的大部分热量散失到大气和冷却系统中了，热能的利用率仅为8

4、 15% 。而电弧喷涂是直接用电能转化为热能来熔化丝材，热能利用率高达70 80% 。2 、生产效率高。电弧喷涂的生产效率高，表现在单位时间内喷涂的金属丝材多。一般情况下，其生产效率是火焰喷涂的8 倍以上。3 、操作简单，安全可靠。电弧喷涂设备没有复杂的操纵机构，只要把工作电流、电压根据喷涂材料的不同选在规定范围内，均可保证喷涂质量。现场仅使用电能和压缩空气，不用氧气和乙炔等易燃气体，安全可靠。4 、 涂层结合强度高。电弧喷涂可在不提高工作温度，不使用贵重金属的条件下获得较高的结合强度，一般可达20MPa, 是火焰喷涂涂层强度的2.5 倍。 而超音速电弧喷涂涂层的结合强度可达60MPa ，与等

5、离子的质量接近。5 、涂层孔隙率低。涂层表面的孔隙率普遍低于1% ，提高了涂层的耐磨耐蚀性能。由于超音速电弧喷涂具有独特的优点，因此在材料防腐、耐磨，修旧利废以及电力生产领域得到广泛的应用，产生了很大的经济效益和社会效益。超音速电弧喷涂的研制和应有成功，说明该技术具有高度的先进性和科学性。具体表现如下：1 、 应用空气动力学原理和计算机设计以及拉伐尔喷嘴等手段，成功研制出超音速电弧喷枪，大幅度提高粒子速度，测得的粒子速度超过了当前国内外电弧喷涂粒子速度，其中铝离子最大速度为385.7m/s 。2 、设计的超音速电弧喷涂电源，起弧可靠，还有拉伐尔喷嘴对气流的加速作用，拉长了电弧并能保持电弧稳定，

6、有效提高了丝材粒子的雾化效果和涂层的致密度、结合强度。3 、喷枪采用气冷式，解决了金属粒子与喷嘴内壁的粘接难题，提高了气流的质量，致使粒子的速度和涂层质量都得到提高。4 、 该技术具有较高的实用价值和推广价值。超音速电弧喷涂技术在当前电弧喷涂领域处于国际领先水平。在我国，“锅炉四管”的磨损腐蚀一直是困扰CFB 锅炉电站的瓶颈问题。由此引起的锅炉爆管、泄漏，腐蚀，停炉检修等造成的经济损失和社会影响是十分巨大的。锅炉四管因长期处在硫化腐蚀、高温氧化和粒子冲刷的环境中，工作环境十分恶劣。为解决磨损腐蚀失效问题，在国外，采用电弧喷涂技术，例如美国、德国、前苏联、日本等国，在锅炉四管上，喷涂不同的合金材

7、料，对减缓锅炉管子的磨损腐蚀，延长使用周期，是很有效果的。在国内超音速电弧喷涂技术也得到广泛应用，如我公司先后为国内几十家电厂对锅炉四管、外置式换热器、炉膛埋管受热面、冷渣器中的热交换器、水（汽）冷式旋风分离器膜式壁、炉膛水冷壁卫燃带及其炉顶出口四周易磨损部位进行了喷涂，都取得了明 显效果。四）、喷涂工艺、涂层材料特性1 、喷涂工艺喷涂工艺主要包括两部分：表面预处理和喷涂。先采用石英砂进行预处理，以除去管件表0.3面的氧化物，使待喷涂的表面变得光洁，提高涂层的结合强度。涂层厚度厚度一般为 0.5mm ，喷涂距离为150 200mm ，喷涂角度90° 。2 、涂层材料及其特性涂层材料种类a、馍铝合金规格 3.0mm2.0mmb、馍铭电目镒防磨合金规格 3.0mm2.0mmc、高铭馍钮镒基防磨合金规格 3.0mm2.0mm1.6mm材料特性 在所有金属喷涂材料中具有最低摩擦系数0.08