喷涂材料种类繁多,从金属、合金、陶瓷到复合材料,所获得的涂层性能存在很大差异,涂层的设计主要由机件的使用环境、服役条件等来确定。
1、耐蚀涂层
Zn、Al、Zn—A1合金涂层对钢铁具有良好的防护作用,这不仅与阴极保护作用有关,涂层本身也具有良好的抗腐蚀作用。处于室外工业气氛中的钢件,若气氛呈碱性,则可采用Zn涂层;若气氛中硫或硫化物含量高,则可采用A1涂层;如桥梁、输电线、钢结构件、高速公路护栏、照明灯杆等可喷涂Zn或A1涂层进行长效防腐。处于盐气雾中的钢件,如海岸附近的金属构件、甲板、发射天线、海上吊桥等均可喷涂Al、Zn或其合金进行长效防腐,一般二三十年不需要维护。长期处于盐水中的钢件,如船体、钢体河桩及桥墩等可喷涂A1进行长期防腐。耐饮用水的涂层可用Zn,涂层不需封孔,如淡水储器、输送器等。耐热淡水的涂层可用Zn,但涂层需封孔,如热交换器、蒸汽净化设备及处于蒸汽中的钢件。
2、耐磨涂层
在机械零部件表面喷涂耐磨涂层的主要目的是:提高性能和延长寿命。其基本出发点是机件表面的强化、修旧利废、恢复因磨损或腐蚀而造成的尺寸超差,并赋予机件更好的耐磨性能,提高产品质量;对于设备中的某些零部件,通过喷涂耐磨涂层,将会提高整机的性能和技术指标,从而提高产品的质量。由于机械的工作环境和服役条件不同,其磨损机制也不尽相同,因此应有针对性地选择合适的涂层。
(1)抗磨料磨损涂层 许多机件如各种破碎机、泥浆泵、农用机械及混凝土搅拌机等工程机械,往往因遭受矿物、岩石、泥沙等磨料的磨损而失效。在此类机件表面喷涂某些铁基、镍基、钴基材料或在这些喷涂材料中加入WC、A12O3、Cr2O3、ZnO2等陶瓷颗粒获得复合涂层,可显著提高其抗磨料磨损性能。
(2)抗粘着磨损涂层 在机件表面喷涂铁基、镍基或钴基的WC、A12O3、Cr2O3,、ZnO复合涂层,或喷涂陶瓷,将增大或改变摩擦副间的物理、化学及晶体结构的差异和性质,从而提高机械的抗粘着磨损性能。另外,在边界润滑条件下,钼涂层具有优异的耐粘着磨损性能。
(3)耐微动磨损涂层 凸轮从动件、汽缸衬套、导叶、涡轮叶片等机件常因微动磨损而失效,喷涂自熔合金、氧化物或碳化物金属陶瓷、某些Ni、Fe、Co基材料可显著提高机件的抗微动磨损性能。
(4)耐热磨损涂层 各种热作模具、轧管定径穿孔机、压铸模具以及粉末冶金模具等,其不仅服役在较高的温度环境下,而且遭受磨损、挤压、冲击及冷热疲劳作用,可喷涂某些钴基自熔合金、Ni/A1以及陶瓷来提高耐热磨损性能。
(5)耐冲击磨损和耐气蚀磨损涂层 各种风机、水电阀等的失效主要是由于冲蚀磨损而引起的。而水轮机叶片、喷头及各种汽缸衬套常因气蚀磨损而失效,可喷涂Ni基自熔合金、自熔合金加铜粉、不锈钢、超细A12O3;Cr2O3、WC复合粉末显著提高机件的耐冲蚀磨损和耐气蚀磨损能力。
3、耐熔融金属涂层
耐熔融Zn浸蚀涂层——可喷涂A12O3+TiO2、MgO+ZrO2及纯白钨等,如浸Zn槽。
耐熔融Cu浸蚀涂层——可喷涂A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO及Mo等。如锭模。
耐熔融Al浸蚀涂层——可用A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO涂层,如模具、输送槽等。
耐熔融钢铁浸蚀涂层——可喷涂ZnO2+24%MgO及Mo等,如风口、连铸模等。
4、恢复尺寸涂层
热喷涂用于修复因磨损、加工不当造成尺寸超差的工件,涂层要与基体有相同或更好的性能。如齿轮、轴颈、键槽、机床导轨等,多用铁基合金、镍基合金、铜基合金修复,用与钢轨热膨胀系数相近的Fe2O3粉热喷涂修复钢轨磨损部位便是一个典型的成功的修复范例。
1、耐蚀涂层
Zn、Al、Zn—A1合金涂层对钢铁具有良好的防护作用,这不仅与阴极保护作用有关,涂层本身也具有良好的抗腐蚀作用。处于室外工业气氛中的钢件,若气氛呈碱性,则可采用Zn涂层;若气氛中硫或硫化物含量高,则可采用A1涂层;如桥梁、输电线、钢结构件、高速公路护栏、照明灯杆等可喷涂Zn或A1涂层进行长效防腐。处于盐气雾中的钢件,如海岸附近的金属构件、甲板、发射天线、海上吊桥等均可喷涂Al、Zn或其合金进行长效防腐,一般二三十年不需要维护。长期处于盐水中的钢件,如船体、钢体河桩及桥墩等可喷涂A1进行长期防腐。耐饮用水的涂层可用Zn,涂层不需封孔,如淡水储器、输送器等。耐热淡水的涂层可用Zn,但涂层需封孔,如热交换器、蒸汽净化设备及处于蒸汽中的钢件。
2、耐磨涂层
在机械零部件表面喷涂耐磨涂层的主要目的是:提高性能和延长寿命。其基本出发点是机件表面的强化、修旧利废、恢复因磨损或腐蚀而造成的尺寸超差,并赋予机件更好的耐磨性能,提高产品质量;对于设备中的某些零部件,通过喷涂耐磨涂层,将会提高整机的性能和技术指标,从而提高产品的质量。由于机械的工作环境和服役条件不同,其磨损机制也不尽相同,因此应有针对性地选择合适的涂层。
(1)抗磨料磨损涂层 许多机件如各种破碎机、泥浆泵、农用机械及混凝土搅拌机等工程机械,往往因遭受矿物、岩石、泥沙等磨料的磨损而失效。在此类机件表面喷涂某些铁基、镍基、钴基材料或在这些喷涂材料中加入WC、A12O3、Cr2O3、ZnO2等陶瓷颗粒获得复合涂层,可显著提高其抗磨料磨损性能。
(2)抗粘着磨损涂层 在机件表面喷涂铁基、镍基或钴基的WC、A12O3、Cr2O3,、ZnO复合涂层,或喷涂陶瓷,将增大或改变摩擦副间的物理、化学及晶体结构的差异和性质,从而提高机械的抗粘着磨损性能。另外,在边界润滑条件下,钼涂层具有优异的耐粘着磨损性能。
(3)耐微动磨损涂层 凸轮从动件、汽缸衬套、导叶、涡轮叶片等机件常因微动磨损而失效,喷涂自熔合金、氧化物或碳化物金属陶瓷、某些Ni、Fe、Co基材料可显著提高机件的抗微动磨损性能。
(4)耐热磨损涂层 各种热作模具、轧管定径穿孔机、压铸模具以及粉末冶金模具等,其不仅服役在较高的温度环境下,而且遭受磨损、挤压、冲击及冷热疲劳作用,可喷涂某些钴基自熔合金、Ni/A1以及陶瓷来提高耐热磨损性能。
(5)耐冲击磨损和耐气蚀磨损涂层 各种风机、水电阀等的失效主要是由于冲蚀磨损而引起的。而水轮机叶片、喷头及各种汽缸衬套常因气蚀磨损而失效,可喷涂Ni基自熔合金、自熔合金加铜粉、不锈钢、超细A12O3;Cr2O3、WC复合粉末显著提高机件的耐冲蚀磨损和耐气蚀磨损能力。
3、耐熔融金属涂层
耐熔融Zn浸蚀涂层——可喷涂A12O3+TiO2、MgO+ZrO2及纯白钨等,如浸Zn槽。
耐熔融Cu浸蚀涂层——可喷涂A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO及Mo等。如锭模。
耐熔融Al浸蚀涂层——可用A12O3+TiO2及ZnO2+24%MgO涂层,如模具、输送槽等。
耐熔融钢铁浸蚀涂层——可喷涂ZnO2+24%MgO及Mo等,如风口、连铸模等。
4、恢复尺寸涂层
热喷涂用于修复因磨损、加工不当造成尺寸超差的工件,涂层要与基体有相同或更好的性能。如齿轮、轴颈、键槽、机床导轨等,多用铁基合金、镍基合金、铜基合金修复,用与钢轨热膨胀系数相近的Fe2O3粉热喷涂修复钢轨磨损部位便是一个典型的成功的修复范例。