一、超音速噴塗技術概括

磨損是機械零部件失效的主要方式之一，而且往往與腐蝕同時存在，是影響零部件壽命的重要因素。近年來，我國製造業發展迅猛，對耐磨材料和耐磨陶瓷塗層的需求日益增長。超音速火焰噴塗具有氧氣煤油超音速火焰噴塗、空氣煤油超音速火焰噴塗，焰流速度和溫度在大範圍內連續可調，能滿足多種噴塗材料的要求，其製備的塗層結合強度高、孔隙率低，可製備耐磨、耐蝕、導熱、絕緣、導電和密封等塗層，在機械製造、航空航天、水利電力、礦山冶金、石油化工和造紙皮革等領域有廣闊的應用前景。

圖（1）超音速噴塗裝置JP8000，可以噴塗碳化鎢塗層、陶瓷塗層

二、超音速噴塗陶瓷塗層的應用

1．在冶金行業中的應用

在冶金行業、有多種軋輥和輸送輥需要耐磨強化或修復，其中，冷軋帶鋼連續退火爐底輥是重要的一種。冷軋帶鋼依靠爐內一組爐輥的轉動實現作業，退火爐內的溫度一般達450～1200℃，爐輥在高溫下連續輸送帶鋼，鋼帶表面的氧化膜或沉積的鐵屑被還原與活化，生成Fe、Fe3O4和FeO及其他化合物，在與輥面間的摩擦力作用下，產生很大的擠壓應力，輥面的保護膜被破壞，裸露的活性金屬表面就會與活化了的鐵粉在壓應力下產生固相焊接，使輥面產生結瘤，破壞了輥面原有的粗糙度，帶鋼會被結瘤劃傷，影響表面質量。

輥面的結瘤現象，實際上是粘著磨損。為了減少結瘤給鋼帶生產造成的損失，可在輥面超音速噴塗NiCr-Cr3C2陶瓷塗層，它具有抗高溫氧化、抗熱震、抗磨損的特點，能使爐底棍在高溫下長時間的連續工作，且能經受週期性的熱衝擊。當爐低輥工作溫度超過900℃時，一般噴塗Co基合金。

在冶金生產線，使用了大量的輸送輥，輸送各類鋼材，長期使用後出現磨損，影響鋼材質量。輸送輥的工作溫度相對較低，其表面可噴塗Co基WC金屬陶瓷塗層，該塗層一般可在450℃下工作，有很好的耐磨性和綜合機械力學效能。

超音速噴塗在噴塗碳化物陶瓷塗層材料方面具有得天獨厚的優勢，而冶金行業對碳化物金屬陶瓷塗層有很大的需求，因此獲得大量應用。圖1為超音速火焰噴塗Co基WC陶瓷塗層對酸洗鍍鋅輥進行表面強化，以提高其工作壽命。

2．在造紙印刷業中的應用

用超音速噴塗製備的WC塗層壓光輥，比冷硬鑄鐵更能顯示出優良的耐磨性，WC塗層還具有很高的滾動接觸疲勞強度，能承受壓光輥的輾壓力，塗層緻密，可以磨削至鏡面，耐副食性也優於電鍍輥面。可在碳鋼輥表面噴塗WC塗層，尤其適合於製造超大型壓光輥，不存在冷硬鑄鐵的鑄造缺陷，此外，該塗層還可噴塗在脫水箱面板表面，僅0。15mm的厚度耐磨性就足以勝過不鏽鋼幾十倍。

超音速噴塗陶瓷塗層在塗布機的塗布輥上，親水效能遠遠勝於電鍍輥面，帶水、上料均勻度好。陶瓷塗層內分佈有做細毛孔，具有一定的吸水能力，可增強塗層的潤溼性。應用於烘乾區烘乾輥表面，可有效防止粘膠發生，且塗層耐磨壽命遠遠大於氟塑膠防粘塗層，防粘效果與塑膠塗層相當。

3．在石油工業中的應用

在石油工業中，有大量的機械裝置，如：泵、閥、鑽井機械、輸運裝置、提升裝置和管道等，影響它們壽命的重要因素是磨損與腐蝕，因此，表面工程在石油工業中具有重要的地位。

圖（2）石油鑽桿噴塗氧化鉻陶瓷塗層或金屬陶瓷塗層

超音速噴塗在強化和修復抽油泵活塞桿方面有很好的應用效果，活塞什噴塗WC金屬陶瓷塗層強化後，耐磨性大大提高，使用壽命提高數倍。

在石油機械中，閥座和軸類零部件的磨損也比較嚴重。由於超音速噴塗製備的Co基WC陶瓷塗層殘餘應力低，塗層厚度可達3mm，甚至更厚，所以塗層與基體結合好，在承受過載的磨損件的尺寸恢復中有較好的應用。

4．在液壓氣動裝置中的應用

泵、缸、閥是組成液壓和氣動系統的基本單元，磨損和介質的腐蝕是制約其使用壽命的關鍵因素。利用超音速火焰噴塗技術可對泵軸、缸活塞桿和閥芯等進行強化和修復，這些部件要求有較高的精度和較低的表面粗糙度，超音速噴塗層經磨削後精度和表面質量均很高，能滿足其使用要求。

硬密封球閥在工業中有廣闊的應用，它依靠閥芯和閥座間的硬密封來控制流體通斷，由於不需要使用非金屬密封材料，具有結構緊湊、密封可靠、耐蝕性強的特點，因而在化工行業有廣闊的應用。在硬密封球閥的閥芯上製備一定厚度的耐磨耐蝕金屬陶瓷塗層，並磨削至需要的精度和表面粗糙度，可大大提高密封效能和使用壽命。例如，溫州成達特種閥門廠使用超音速噴塗技術強化硬密封球閥，大大提高閥的使用效能和壽命，並能滿足石油化工行業部分特殊工況的需要，受到使用者的好評。

圖（3）活塞桿噴塗陶瓷塗層，磨加工後表面光潔度達到0。2

5．在電力系統中的應用

在我國，由於受能源結構的制約，在相當長一段時間內，火力發電狂電力中佔有相當大的比例。風機、葉輪、鍋爐和汽輪發電機組等是火力發電中的重要裝置，由於工作環境不同，且工況較惡劣，所以部分裝置壽命較短，嚴重地影響牛產的安全性和經濟效益。

在電力巾，煤粉依靠送粉機進行輸送，送粉機葉片受到高速煤粉的強烈磨損和沖刷，損壞特別嚴重，葉片的強化措施有噴焊、堆焊、鑲嵌陶瓷片、超音速火焰噴塗等幾種方法。噴焊、堆焊因熱輸入量大，容易造成葉片變形，破壞葉輪原有的平衡狀態，也易造成噴焊、堆焊層材料的相變、脫碳，甚至產生裂紋等失效，但它的優點是強化層與基體的結合力強。鑲嵌陶瓷片因粘合劑的結合力低和老化原因容易造成脫落，使用效果受影響。採用超音速火焰噴塗碳化物陶瓷塗層，塗層製備時工件溫度低於200℃，熱輸入量小，工作不變形，塗層宏觀硬度存65HRC以上，耐沖蝕效能大大提高。

電廠鍋爐水冷壁管受高溫腐蝕和沖蝕磨損，失效嚴重，對電力生產影響很大。在國外，最成功的防護措施是超音速火焰噴塗碳化物陶瓷塗層；在國內，通常的表而防護措施是採用電弧噴塗鎳鉻合金和鐵鉻鋁合金耐磨塗層。二者相比，超音速火焰噴塗的塗層效能和防護壽命比電弧噴塗大大提高。

超音速噴塗NiCr-Cr2C3陶瓷塗層在水冷壁管的應用表明，塗層硬度高，耐高溫效能好，防護壽命長。

6．在拉拔絲裝置中的應用

拔絲塔輪、收線盤、拔絲缸及導向槽等是拔絲沒備的關鍵零部什，磨損是其失效的主要原因。以拔絲塔輪為例，它以一定的張緊力將絲材纏繞在輪表而的凹槽內、由於輪表面與絲材之間的磨損，降低其使用壽命，利用超音速噴塗WC塗層可對拔絲輪進行表面強化，可大大提高其使用壽命。

圖（4）拔絲輪採用噴塗金屬陶瓷塗層

目前，在國際國內熱噴塗界，正積極進行超音速噴塗技術部分取代電鍍硬鉻的研究。由於電鍍硬鉻對環境的嚴重汙染，越來越受到環境保護方面的壓力，急需其他技術來替代。已有研究表明，超音速噴塗的耐磨塗層效能，如結合力、塗層強度、可製備的塗層厚度、耐磨性和耐蝕性方面均優於電鍍硬鉻層，而且價效比也高於電鍍硬鉻層，是替代電鍍硬鉻技術的優先技術。超音速噴塗由於焰流特性的可調節性，製備的塗層效能優越，昕以在此領域將有很大的應用空間。

北京耐默公司採用超音速噴塗各種功能陶瓷塗層，如耐磨、絕緣、耐高溫、熱障、防腐等，目前北京耐默有3臺超音速噴塗裝置，技術總工有三十年噴塗陶瓷塗層的經驗，可以根據您的要求定製各種陶瓷塗層，問題的解決源於溝通，歡迎您的來電。