热喷涂应用实例

喷　 涂　 工　 件

喷涂金属

喷　 涂　 工　 艺

效　　 果

名　 称

工　 况

1.水闸门

长期处于干湿交替，浸没水下，并受海水、淡水、工业污水、气体、日光、水生物的浸蚀，以及泥砂、冰凌和其他漂流物的冲磨，易发生腐蚀

锌

用SQP-1型火焰喷涂枪喷涂锌丝，火焰为中性焰或稍偏碳化焰，多次喷涂，涂层厚度0.3mm左右，喷涂合格后，用沥青漆封闭。(喷涂前用0.5～2mm石英砂喷砂处理)

过去用涂料保护一般用3～4年，比较好的用7～8年，较差的1～2年。改用喷涂锌后，可延长到20～30年

2.刹车摩擦片

进口(日)10m落地车床的刹车片

钼

喷砂除锈，粗化后，用SQP-1型喷枪，进行钼线材气喷涂0.2mm厚的涂层

原使用不到半年磨损报废，喷涂后，使用1年多，无磨损现象

3.提引水龙头内管(总管)

工程钻机用提引水龙头内管，由于嵌入密封圈内的泥砂对内管外壁产生磨料磨损

50%碳化钨、50%镍基自熔合金

用火焰喷熔涂层强化，喷熔层的宏观硬度可以达到52～60HRC。比焊条堆焊平整光滑，后加工余量较小

不需通过热处理来提高硬度，抗磨能力分别为45淬火钢和65Mn淬火钢的22倍和23倍

4.贪苯菲尔溶液泵耐磨环

贪苯菲尔溶液有较强的腐蚀性，泵中零件要求既要耐磨又要耐蚀

Cr₂O₃

等离子喷涂氧化铬，间歇喷涂，涂层厚度一般在0.8mm左右，太厚容易开裂

使用寿命达2～3年

5.活塞环

机车柴油机240活塞环随着机车向高速高载荷发展，要求承受更高的热载荷和机械载荷

钼和镍基自溶合金

等离子喷涂钼和镍基自溶合金的混合材料，涂层的抗拉强度从0.539MPa提高到1.176MPa，涂层出现龟裂温度从180～200℃提高到400℃

使用寿命从(9～12)×10⁴km(纯钼涂层)提高到2.4×10⁵km

6.内燃发动机排气门

承受腐蚀性气体的高温腐蚀和高温燃烧产物的高速冲刷(流速高达800m/s)，以及排气门高速启闭使之承受冲击性交变载荷，从而对排气门锥面产生高温腐蚀、磨损和疲劳破坏

钴基合金(Co-02)

在4Cr14Ni14W2Mo做的排气门锥面上采用等离子弧粉末堆焊钴基合金(Co-02)，堆焊层硬度40～48HRC

(1)针对排气门各部分工况不同，避免采用一种高合金材料，节省了贵重金属

(2)提高了寿命和生产效率，降低了成本

7.端面浮动油封密封装置

在工程、矿山、建筑、化工、农业等机械中使用，作用是防止润滑油的外泄，同时阻止外部泥水、土砂等介质向内部浸入，使用过程中，两个成对用的环承受一定的压力(工作面压强为0.392～0.588MPa)并以变化的转速相互转动对摩，开始是滑动摩擦磨损，随着泥砂浸入密封面后，又产生磨粒磨损和腐蚀作用

铁基或镍基合金

在普通碳钢环体上工作面上，采用等离子弧粉末喷焊一层铁基或镍基合金涂层，所用合金粉末仅为整体型合金密封环的15%～20%，喷焊层硬度为61～65HRC

使用寿命已达到国外同类产品先进水平，零件尺寸精度高，易保证装配质量

节省了贵重合金材料，产品的成品率也提高了30%～40%

8.高速轴颈(氨压缩机低压缸转子无键联轴器轴颈)、裂解气压缩机转子，耐磨损

等离子喷涂修复与强化

四川化工机械厂：效果好

压榨辘轴轴颈，耐磨损

火焰喷涂耐磨层，修复尺寸

海南上坡糖厂：每根节省2000多元

9.f 300轧机减速箱巴氏合金轴瓦

采用火焰喷涂耐磨层

广西南宁市钢铁厂：效果较好

10.内燃机曲轴，耐磨

进口车的汽车曲轴，耐磨损

等离子喷涂

火焰喷涂+离子氮化处理

黑龙江省机械研究所、西安公路学院：效果好

11.1700mm轧钢机(德国进口件)平整线扩张机轴的修复耐滑动摩擦

8t东风大吊车6m长的液压长轴修复(长4m)

纺丝生产恒温用空调风机主轴维修(纤维三厂)

用火焰喷涂涂层

用火焰喷涂耐磨涂层

武汉钢铁厂、中国人民解放军4805工厂：修复后使用正常

鞍钢南部热喷涂厂：节约了时间，提高了效益

12.井下钻车滑架进行喷涂

耐泥浆、碎石磨粒磨损

用等离子喷涂

沈阳有色冶金机械总厂：寿命提高3倍

13.氨泵柱塞维修

用等离子喷涂

洛阳氮肥厂：寿命可提高3倍

14.精锻机芯棒的喷涂，耐高温磨损

采用真空等离子喷涂WC-Co涂层

广州有色金属研究院：效果好

15.造纸施胶烘缸

火焰喷涂，耐磨损及腐蚀磨损

上海造纸厂：效果好

16.压缩机部分：风扇叶片，压气机叶片及燕尾槽，尾翼座，叶片制动环，轴承箱，低、中、高的压气机机匣，迷宫，燃料嘴阀等耐磨涂层，抗微振磨损、抗浸蚀涂层，可磨削封严涂层等

火焰喷涂，等离子喷涂，爆炸喷涂，超高速火焰喷涂

均为航空发动机上涂层使用的主要部位

17.燃烧室隔热涂层

等离子喷涂，超音速火焰喷涂

(ZrO₂-Y₂O₃-Al₂O₃、ZrO₂-CaO等)

均为航空发动机上涂层使用的主要部位

18.主轴抗氧化耐腐蚀涂层，抗侵蚀涂层，隔热涂层，可磨涂层

火焰喷涂，等离子喷涂，爆炸喷涂

19.燃气涡轮定向凝固叶片的耐高温腐蚀涂层

真空等离子喷涂(MCrAlY涂层)

20.斜拉桥上的斜拉索，耐大气、海水腐蚀

火焰喷涂Zn-Al

节约用费1/3

21.硫酸生产用的沸腾炉的复水管

火焰喷涂及等离子喷涂，耐SO₂气体腐蚀

22.化纤纺丝机上的喂入轮以及各种导丝转子、导丝轮和导丝棒；卷绕头上的辅助槽锟和各种导丝器等，耐磨，耐蚀

涂层材料：氧化铝陶瓷　　　结合强度：15.5MPa　　　宏观硬度：58.5HRC

喷涂粉末：Al₂O₃·TiO₂　　　整体密度：3.50g/cm³

涂层厚度：0.2～0.4mm　　　喷涂工艺：氧乙炔火焰喷涂或等离子喷涂

23.纺织机械中机械密封装置的动环与静环的结合面；弹力丝加捻机上摩擦片，耐磨、耐蚀

涂层材料：氧化铬陶瓷　　　结合强度：44.8MPa　　　喷涂工艺：等离子喷涂

喷涂粉末：Cr₂O₃　　　　　 整体密度：4.80g/cm³

涂层厚度：0.2～0.4mm　　 宏观硬度：58.5HRC

24.多用于氧化铝陶瓷涂层与工件金属基体的过渡涂层，耐蚀

涂层材料：镍铬合金　　　　　整体密度：7.48g/cm³　　接合强度：31.0MPa

喷涂粉末：80Ni20Cr　　　　　宏观硬度：188HB

涂层厚度：0.05～0.15mm　　 喷涂工艺：氧乙炔火焰喷涂或等离子喷涂

25.等离子喷涂生产中空球状的陶瓷材料

它具有密度小、成分均匀、流动性好、热导率低、快速熔化等优点。可作为不定型的高温隔热填充材料或高温轻质块体绝热材料，应用于宇航飞行器，也可作为橡胶、合成树脂等有机材料的一种特殊性的填充剂，是一种新型的耐磨绝缘材料

26.热喷涂生产高折射率玻璃微珠材料

可制做汽车号牌的反光膜，广泛用作交通标志

27.真空等离子喷涂(或大气等离子喷涂)制造新的高T_c超导材料

它是当温度降至某一临界值T_c(K)时，材料的电阻突然消失，产生了所谓“超导”现象。可应用于量子电子器件、微波元件、电磁屏蔽

28.用真空等离子喷涂制造电解活性固体氧化燃料电池薄膜及生产添加钼的催化剂镍电极

29.连续退火炉(CAL)辊

①汽车用外壳薄板和硅钢片板材表面质量要求极高，不允许有任何划痕和缺陷。故生产中对与钢板接触传动的炉辊表面状态要求十分严格

②武钢CAL辊长2700mm、工作部位长1500mm，辊径��20mm、工作温度800～920℃，工作介质为氮氢还原性气氛并具有不同露点

①在宝钢薄板生产线上采用HVOF技术在连续退火炉辊表面喷涂NiCr-Cr₃C₂作抗积瘤涂层具有耐磨、耐高温、自清洁作用

②在武钢硅钢片生产线上采用等离子喷涂NiCr-8%Y₂O₃/ZrO₂涂层抗积瘤

①生产的产品达到日本同类产品水平

②寿命超过6个月，最长达2年，表明陶瓷涂层抗积瘤效果明显，硅钢片表面质量达到武钢设计要求

30.热浸镀生产线沉没辊

采用森吉米尔(Sendzimir)法进行薄板钢带连续热浸镀锌(CGU)和热浸镀铝、锡等金属熔液生产线中(见示意图)

熔液坩埚中工作的沉没辊和稳定辊等均遭受694～800℃铝熔液和452～570℃锌熔液侵蚀，同时钢带由辊面带动的运动速度高达35～40m/s。合金辊一般在铝熔液中寿命仅为2～3天，锌熔液中则仅10天左右就会产生很深的磨痕和蚀坑，划伤带钢表面，使废次品率增加

采用等离子喷涂Al₂O₃+TiO₂、MgO-ZrO₂、MoAl₂O₄和NiCrAlY形成的梯度涂层(总厚达1mm)，以及用HVOF喷涂Co-WC涂层作为沉没辊和稳定辊工作层

连续热浸镀锌、铝生产线示意图

由于涂层材料与铝、锌熔液不润湿和不产生化学反应，上述两种工艺涂层分别在连续热浸镀铝、锌生产线坩埚中运动的寿命提高3～4倍。该类涂层还可用在熔融Cu、钢液方面作锭模、运输槽、坩埚内壁涂层和热电偶套管、搅拌器、支架等保护层

31.热轧工具

大口径无缝钢管(��219～4377mm)自动轧管机所用的轧管机顶头，传统采用Cr17Ni2Mo整体铸造的耐热马氏体不锈钢制造，顶头与970～1050℃的钢管内壁以3～3.5m/s速度相对位移，实际顶头表面温度高达1050～1150℃，使顶头高温硬度和强度急剧下降，表面氧化烧伤，产生结瘤、撕裂、拉伤、凹陷。其消耗量为每轧制千吨钢管耗顶头16t

采用等离子喷焊技术，在锻制的45钢顶头基体上(如图示)喷焊Ni基高温合金+35%碳化钨焊层，厚度为12～1.5mm

经包钢无缝钢管厂3年的实际生产验证，喷焊顶头平均使用寿命提高3～5倍。每轧制千吨钢管耗顶头降至3t，年增效益达1000万元以上

其他工模具的应用，例如结晶器、高炉风机、热剪刃、压铸和挤压模具等