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钢铁表面热喷涂铝或锌

一、热喷涂介绍

1、热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的新技术，它是以气体、液体燃料以及电弧、等离子弧作热源，将金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等粉末或丝材、棒材加热到熔化或半熔化状态，借助于火焰推力或压缩空气喷射而粘附到预先经过表面处理的工件表面形成涂层，赋予工件以耐磨、耐腐蚀、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘等特性，以达到提高工件性能、延长设备使用寿命的一种技术。由于该技术工艺及涂层材料选择范围十分广泛，操作简便灵活，特别适合于现场施工和工件局部修复，因此，热喷涂技术不但是新设备预保护的有效方法，而且是现场维修有效而经济的手段。

2、 热喷涂原理：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。

3、定 义 :热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。我们把特殊的工作表面叫 “涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。
4、用 途 :这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件“起死回生”；也可以在新产品制造中进行强化和预保护，使其“益寿延年”。

5、热喷涂材料 :喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉，按不同的涂层硬度，分别应用于机械零部件的修理和防护。

二、 热喷涂的特点

1、基体材料不受限制，可以是金属和非金属，可以在各种基体材料上喷涂；
2、可喷涂的涂层材料极为广泛，热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料,如硬质合金、陶瓷、金属、石墨等；

3、喷涂过程中基体材料温升小，不产生应力和变形；
4、操作工艺灵活方便，不受工件形状限制，施工方便；
5、涂层厚度可以从0.01至几毫米；
6、涂层性能多种种多样，可以形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层；
7、适应性强及经济效益好等优点。

三、 钢铁表面热喷涂铝或锌
铝锌层的两种基本防护作用：机械隔离 阴极保护
铝的特点：耐高温 比重小，可在苛刻环境下提供优异的防护效果，氧化层致密，隔离效果好。
锌的特点：优异的阴极保护作用，优异的抗机械损伤能力，可作为防腐处理的头道工序。
对钢铁而言，铝也是一种阳极保护材料，铝涂层可作为淡水和盐水储罐，亚硫酸气氛中的钢铁构件，食品储藏器，船体级闸门等防锈防蚀用。虽然标准电极电位很负，但由于铝在空气中能迅速生成一层致密的氧化膜，因而其阳极特性不如锌。
1、铝、锌分类
本标准中所推荐的Zn、A1及Zn-Al合金涂层是按其厚度进行分类的，涂层的分类列于表l。

表1金属涂层的分类

本分类给出了适于Zn、A1及Zn-A1合金涂层的系列厚度值，经供需双方认可亦可采用其中间值。每种涂层的相应代号均由该金属的元素符号(Zn＝锌，A1＝铝)后随最小局部厚度值所构成1）。
US：毫英寸 2 4 6 8 10 12
Zn
Al
A1-Mg5
Zn-Al15

微米2) 503) 150 250
100 200 3004)
1) 合金涂层以每种合金元素符号后面跟以数字表示该原素在合金中含量的质量百分数，如：含85％Zn，15％A1，厚度为120µm的Zn-Al合金涂层，其代号定为(Zn-Al 15)120，圆括号是识别合金成分所必不可少的。如果所用合金涂层的代号已在其他的GB中出现过，亦可选用该代号；如含95％A1，5％Mg的厚度为150µm的合金涂层，则代号定为(GB 3190：LF5)150。
2) 采用国际单位制以便与我国推行的法定计量单位保持一致。
3) 供需双方协商提出涂层厚度时，要十分注意选用能获得均匀厚度的热喷涂技术、封闭剂和涂料及其试验方法。
4) 若涂层能达到本标准中规定的性能要求，经供需双方协商认可，也可选更大的“最小局部厚度”。如：本表中虚线及虚线以外的部分。

2、工件表面预处理
用适当的磨料连续喷射工件表面以充分清理和粗化，直至呈现出金属本色的外观和均匀的轮廓形貌，达到完全清洁和粗糙。
2.1 喷涂前工件表面状况
喷涂前，工件表面应该是干燥的，无灰尘、油脂、污垢、锈斑及其他包括可溶性盐类在内的污染。
2.2 粗糙度的检验
在所有的场合下，都要用参比样片对照检验喷砂处理后工件表面的粗糙度。参比样片的材质应与工件一致。
2.3 喷砂处理用磨料
除非另有规定，下述磨料可用于工件表面的喷砂处理：
冷硬低磷铸铁砂和刚玉砂。
2.4 磨料粒度
磨料颗粒一般为0.5～1.5mm。
2.5。喷砂处理用磨料和空气
磨料应该清洁、干燥，特别是应无油污和可溶性盐类。用于喷砂处理的压缩空气也应清洁、干燥，以免污染磨料和工件表面。
2.6 工件表面清洁度
喷砂处理后，工件表面的清洁度应采用GB 8923—88中的“Sa3”级图片对照检验。
3、喷涂材料
喷涂用金属材料应将合下列要求：
锌应符合GB 470—83中的Zn-1的质量要求，Zn≥99.99％；
铝应符合GB 3190—82中的L2的质量要求，Al≥99.5％；
锌合金中锌的成分应符合GB 470—83中Zn-1的质量要求，即Zn99.99；铝的成分应符合GB 3190—82中L1的质量要求，即Al 99.7。合金的成分应按表1中的注1表示。除非另有规定，合金中金属的允许偏差量为规定值的土1％。也可选用不同比例的锌铝合金，例如87％Zn-13％A1到65％Zn-35％Al(典型的锌铝合金是85％Zn-15％A1)。同时应当使用相应的合金代号。
铝合金可以使用GB 3190—82中的LF5，即含5％Mg的铝合金，其代号为Al-Mg 5或GB 3190：LF5。

四、 热喷涂技术的应用

不同部件热喷涂的强化修复。
例如在造纸机械方面：蒸锅、烘缸、烘箱内壁增寿强化修复；各种辊类表面强化和修复；离心泵、轴流泵、蒸汽锅炉、阀门及搅拌机转轴密封套等零部件修复；瓦楞辊表面强化（经强化处理后，瓦楞辊表面硬度可提高至 HV1200 ，瓦楞辊的工作寿命可达 4000 万米以上）。
在电力方面如：球磨机、汽轮机转子和发电机转子轴颈、气缸结合面修复；锅炉四管耐磨耐蚀涂层；水轮机叶片抗气蚀及耐磨涂层；燃气轮机叶片、火焰筒、过渡段抗高温防护涂层；风机叶轮、球磨机等磨损件耐磨涂层；门芯、门杆、阀芯、阀门配件、阀座耐磨耐蚀涂层及锅炉相关设备部件强化修复。
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