棒材火焰喷涂是采用氧-乙炔燃烧火焰作热源,喷涂材料为棒材的热喷涂方法。70年代中后期,随着等离子喷涂技术在我国的推广,陶瓷棒材火焰喷涂技术逐渐退出应用。除喷枪在结构上有些差别外,其他各系统与线材火焰喷涂基本相同。......
2023-06-18
各种金属及合金线材是线材火焰喷涂及电弧喷涂工艺广泛采用的热喷涂涂层材料,包括:镍及镍基合金线材;锌、铝、锌-铝合金及低熔点合金线材;铁基合金线材;铜及铜合金线材;难熔金属及合金线材;复合线材;带材;塑料包套柔性喷涂线材;陶瓷棒材、复合芯线材。热喷涂线(棒)材也可用于等离子喷涂工艺。
热喷涂线材的基本要求是化学成分要求和喷涂工艺性能要求。喷涂工艺性能要求包括线材的实际尺寸及公差要求;线材的表面状态;线材的延展性及强度。
线材的直径和圆度直接影响其输送和可喷涂性。线材直径应与喷嘴孔径相符,允许误差为-00.1mm,不允许过大,否则不能送线。椭圆形线材或负公差过大的线材,会发生燃气倒流而进入驱动轮,导致着火、回火甚至爆炸。
线材表面状态直接影响喷涂工艺稳定性和涂层质量。线材表面应该干净,不应有油污、氧化皮及其他腐蚀产物,应光滑、无刮削缺口或飞边。
线材应具有足够的延展性及强度,以便在弯曲及拉伸时不致断裂。软金属线材,如锡、铅和巴氏合金应具有足够的硬度,以防被驱动轮压扁或擦伤。
线材一般以线卷或盘绕形式供应,不允许产生自身交错和扭结。
线材喷涂具有沉积速率高、成本最低、结合强度较好、设备简单、操作方便等优点,特别适合于大批量、大面积和现场喷涂,用于各种大型户外钢结构喷涂长效防护涂层,以及机械零部件的耐磨、耐蚀、减摩涂层和尺寸修复。复合线的发展,更扩大了各种功能涂层的应用。
1.纯金属线材
(1)铝 铝是一种略带蓝色的银白色金属,具有面心立方晶体结构,有高的塑性、延展性、导电性和导热性。铝具有比铁低得多的电极电位,能够对钢铁基体起阳极保护作用。铝与氧具有极高的亲和力,能迅速形成坚固的致密氧化物膜,其耐蚀性主要取决于这层氧化膜在介质中的化学稳定性。它在大气、海水、淡水和硝酸中有很高的化学稳定性及耐蚀性。铜、铁、硅等有害杂质会严重降低铝的耐蚀性。抛光的铝对各种波长电磁波都有很高的反射率。喷涂态的铝在海水等腐蚀环境中能保持高的摩擦因数。铝还有很好的导电性能。所以纯铝喷涂线材除大量用于喷涂作为钢铁的保护涂层外,还可作为导电涂层及改善电接触性能的涂层。
热喷涂常用纯铝线材化学成分和物理性能见表3-17和表3-18。尺寸规格有ϕ1.0~ϕ2.0mm(用于线材电弧喷涂)、ϕ3.0mm(用于线材火焰喷涂)。
纯铝线喷涂涂层应用非常广泛,举例如下:
1)各种钢结构件长效防腐蚀涂层,适于大气、海水、淡水、pH值为4.5~8.5的溶液及其他氧化性环境中的耐腐蚀涂层。
表3-17 热喷涂常用纯铝线材的规格化学成分
表3-18 热喷涂常用纯铝线材的规格和化学成分和物理性能
2)喷涂铝涂层经过高温扩散处理后,经过封孔处理能够显著提高抗高温氧化性能,延长使用寿命。
4)用于太阳光等的反射涂层以及磁屏蔽涂层。
5)海洋等腐蚀环境下使用的强力螺栓表面的摩阻涂层、海洋甲板、海上石油钻井平台及直升机升降平台等的防滑涂层。
(2)铜 纯铜呈紫红色,是少数几种色泽鲜明的金属之一。纯铜具有优异的导电性,是电力工业的重要材料。铜亦具有很好的导热性、韧性、延展性和可塑性,容易加工成各种形状的铜材。除了氨之外,铜不受各种碱的腐蚀,适于各种水中使用。在缺氧或空气的条件下,它与稀硫酸或有机酸不发生反应。在磷酸和氢氟酸中几乎是惰性的。除了黏土和活泥之外,它也耐土壤中各种组分的腐蚀。由于少量杂质的存在,会显著降低纯铜的电导性。热喷涂常用纯铜线材的化学成分和物理性能见表3-19和表3-20。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-19 热喷涂常用纯铜线材的化学成分
表3-20 热喷涂常用纯铜线材的物理性能
纯铜线材喷涂涂层应用厚膜电路板喷铜;碳刷及电极表面喷铜作导电涂层;不锈钢炊具底部喷涂铜作为导热涂层;户外大型混凝土雕塑喷涂铜涂层代替整体铸铜作为装饰涂层;喷铜涂层也作为铜钎焊中的打底涂层。
(3)钼 钼是一种难熔金属,熔点为2615℃,是热和电的良导体,无磁性,耐热性好,线胀系数低,在边界润滑条件下有很好的耐磨性能。钼的延展性较好,容易加工或拉拔成线。钼在常温下呈化学惰性,200℃时开始氧化,400℃时迅速氧化,生成物急剧升华,使其氧化进一步加剧。钼不与氢发生作用,利用这一特点,在氢气保护下,钼被用作高温加热元件或高温涂层。钼有优良的耐蚀性,能够耐硫酸和碱液的腐蚀,是少数能够抗氢氟酸腐蚀的金属之一。但是,钼不耐氧化性酸和氧化剂的腐蚀。
在高于440℃的温度下,钼与硫发生反应,生成MoS2固体润滑剂,具有良好的自润滑性能。在2000℃高温下,钼能与硅生成MoSi2,它在1500℃以下具有优异的抗高温氧化能力。因此,在喷钼底层上喷涂硅,再进行扩散热处理,就可以获得耐高温氧化的MoSi2涂层。
用于热喷涂用纯钼线材的w(Mo)>99.9%,其物理性能见表3-21。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-21 热喷涂用纯钼线材的物理性能
在热喷涂工艺中,钼除了直接用作耐磨涂层外,其最重要的应用就是用作自黏结底涂层材料。除了铜及铜合金、铬板、氮化表面和硅铁之外,钼和高钼合金的溶体,能够黏结到大多数金属及合金的平滑、干净的表面上,产生自黏结效应。也能够黏结在陶瓷、玻璃等非金属材料的表面上。
(4)锡 锡是一种很软的低熔点白色金属。通常使用的锡为β相的白锡。只有白锡才具有优异的耐蚀性,是生产白口铁的主要原料。锡具有极好的焊接性,常用于电子元件及电路的焊接。锡的熔点很低,很容易黏结木材、石膏、玻璃基体表面形成黏结底层。作为食品容器的耐蚀涂层,要用高品位锡线,并严格控制杂质的含量。
热喷涂常用的纯锡线材化学成分和物理性能见表3-22和表3-23。常用尺寸规格是ϕ3.0mm。
纯锡线喷涂涂层主要作为耐食品及有机酸腐蚀的保护涂层;电力、电子元件的钎焊材料;木材、石膏、玻璃等基体上的喷涂黏结底层。
表3-22 热喷涂常用的纯锡线材化学成分
表3-23 热喷涂常用的纯锡线材物理性能
(5)锌 锌是一种银灰色的金属,具有比铁更低的标准电极电位,能对钢铁基体形成十分有效的阴极保护。在一般环境条件(在pH值为6~10)下,有相当高的耐蚀性。在含有SO2的工业大气和海水中的耐蚀性较差。67℃以上的热水和大气环境中,锌的电极电位发生“跃变”,变得比铁的电极电位更高,失去对钢铁基体的牺牲阳极保护作用,耐蚀性差。不耐酸、碱腐蚀。锌和酸性食品起反应产生有毒盐,食品用具、设备不宜采用。
锌具有良好的导电性,对电磁波有相当高的反射率,其熔体对多种金属、陶瓷、玻璃、石膏、塑料等基体材料有良好的润湿能力和高的黏附强度。在大气和水等腐蚀环境中干摩擦因数很高。
热喷涂常用纯锌线材的化学成分和物理性能见表3-24和表3-25。尺寸规格有ϕ1.0~ϕ3.0mm。
表3-24 热喷涂常用纯锌线材的化学成分
表3-25 热喷涂常用纯锌线材的物理性能
纯锌线用作喷涂钢铁构件(水闸门、桥梁、铁塔、储罐、水箱、管道、采油树等)的耐环境腐蚀的阳极涂层,厚度为0.34mm的涂层能耐海水和各种大气腐蚀达19年;可用作电磁波干扰屏蔽涂层,能够提供60~120dB的高能级衰减屏蔽效应,用于计算机房、计算机终端设备、电子办公设施、感光电子设施等机壳上;可用作电子工业中、厚膜电路及导电涂层;还可用作摩阻涂层、非金属和有机材料表面沉积其他高熔点金属的底涂层。
(6)铅 铅是一种铁灰色的金属,它的密度、延展性、润滑性、柔性及线胀系数都很高,而其弹性模量、弹性极限、强度、硬度、熔点和电导率都很低,具有很好的防X射线等辐射的能力。铅在很多介质中都有良好的耐蚀性,在大气、淡水、海水和蒸馏水中稳定,特别耐硫酸腐蚀,对盐酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等也有良好的耐蚀性,但不耐硝酸腐蚀。铅易与其他金属形成合金,使其密度和熔点降低,硬度提高。水中含1×10-5%(质量分数)的铅即对人体构成伤害,铅蒸汽对人体的危害更大。
热喷涂常用铅线材的化学成分和物理性能分别见表3-26和表3-27。尺寸规格有ϕ1.0~ϕ3.0mm。
表3-26 热喷涂常用纯铅线材的化学成分
表3-27 热喷涂常用纯铅线材的物理性能
(7)镍 镍是一种白色金属。其性质类似铁,但具有比铁更好的抗氧化、耐热和耐蚀性,韧性好,强度高。纯镍线材用于喷涂,主要制备要求具有一定硬度和耐蚀性的涂层,在水、还原性酸、还原性气氛和各种化学药品中有很强的耐蚀性。氧化性条件下会加速镍的腐蚀。镍溶于硝酸与王水,缓慢溶解于盐酸、硫酸。360℃以下具有磁性。
热喷涂常用镍线材的化学成分和物理性能见表3-28和表3-29。尺寸规格有ϕ1.0~ϕ3.0mm。主要应用于制备活塞、旋转轴、密封环、密封外套、阀杆、连接轴和液压泵等部件的耐腐蚀涂层。
表3-28 热喷涂常用镍线材的化学成分
表3-29 热喷涂常用镍线材的物理性能
(8)钨 钨是一种白色重金属,密度大,熔点是金属中最高的,是高温上使用的重要涂层材料。钨的硬度高,高温强度好,膨胀系数小,具有好的导热性和导电性。钨对普通金属没有黏结性,但可黏结到硬的石墨和致密的陶瓷上。为了防止与石墨在高温下生成碳化钨,钨和石墨之间应喷涂钽涂层。钨可用铜、镍进行钎焊。热喷涂常用钨线材的化学成分和物理性能见表3-30和表3-31。尺寸规格为ϕ1.6mm。
可用线材电弧喷涂和线材等离子喷涂制备高温涂层、电触点抗烧蚀涂层、火箭石墨喷嘴等涂层。
表3-30 热喷涂常用钨线材的化学成分
表3-31 热喷涂常用钨线材的物理性能
(9)钽 钽是一种类似铂的有白色光泽的难熔贵金属,其熔点高,导电性和导热性好,具有单向导电特性,它有高的高温强度和硬度,延展性良好。钽有优异的耐酸腐蚀性能,除了能溶于氢氟酸和氢氟酸与硝酸的混合酸外,它不溶于其他所有酸,甚至不溶于王水。钽在锂、钠、钾、铜、铅、银、镁,铋、汞等金属熔体中不受侵蚀。钽在室温下不与空气或氧发生反应,但在400°C开始氧化,600°C迅速氧化,600~700°C开始吸收氢和氮而变脆。极高温度时,它吸收氢的体积可达本身体积的740倍。钽具有较大的中子吸收截面,能和碳生成具有接近金刚石硬度的TaC。钽对石墨和钢等基体有很好的润湿能力和黏结性。
热喷涂常用钽线材的w(Ta)>99.95%,物理性能见表3-32。尺寸规格为ϕ1.6mm。
表3-32 热喷涂常用钽线材的物理性能
可用于线材电弧喷涂和线材等离子喷涂制备耐高温涂层、电触点抗烧蚀涂层、火箭石墨喷嘴等涂层。
(10)钛 钛是一种有色金属,具有同素异构结构:在室温下为密排六方结构,称为α相;在884°C左右转变为体心立方结构,称为β相。β相比α相更强硬,更脆。钛的重要特性之一是比强度高,其强度与质量之比居各种金属之首。钛的另一个杰出性能是耐腐蚀,有惰性金属的功能。但钛与氧的亲和力大,极易与氧生成化学性能稳定的氧化物薄膜,这层薄膜致密、韧性好,因而对大气、海水、氯、含氯化物的有机物及大多数酸、盐有良好的耐蚀性能。钛在海水中的耐蚀性比铝合金、不锈钢和镍合金还高,有优良的耐人体体液腐蚀性能。钛不发生局部腐蚀和晶间腐蚀,而是均匀腐蚀。钛不耐氢氟酸和热盐腐蚀。钛对SO2、H2S等气体有耐蚀性。钛呈顺磁性,电导率和热导率均低,膨胀系数小,电阻率高。
钛对氢、氧、氮等气体很敏感,在高温下能与多种元素发生反应,因而给制造、加工带来很大困难。钛的使用温度不宜高,应在500°C以下。热喷涂操作需在真空或惰性气体保护下进行。
热喷涂常用钛线材的化学成分和物理性能见表3-33和表3-34。尺寸规格为ϕ1.6mm。
可用真空等离子喷涂和低压保护气氛电弧喷涂制备耐海水、化工介质和人体体液腐蚀涂层,以及海水淡化装置防蚀涂层和不锈钢人工股骨等涂层。
表3-33 热喷涂常用钛线材的化学成分
表3-34 热喷涂常用钛线材的物理性能
(11)镉 镉是一种银白色晶态金属,熔点、沸点均低,比锌更易挥发。镉质软,延展性很好。镉有较大的热中子吸收截面,被用作核反应堆控制棒和中子屏蔽。镉有高的耐蚀性,在潮湿和含CO2的空气中表面被氧化,形成致密的氧化膜。特别耐碱性气氛和溶液的腐蚀。世界上40%以上的镉用于电镀。在钢铁上电镀8μm镉镀层,其防护效果与25μm锌涂层相当。镉对铁呈阳极,能对钢铁基体起牺牲阳极保护作用。镉对人体和其他生物体有毒害。喷涂时镉烟气极为危险,必须对每个人员提供成套的呼吸保护措施。
热喷涂常用镉线材的w(Cd)>99.95%,物理性能见表3-35。尺寸规格有ϕ1.6~ϕ3.0mm。
可用线材火焰喷涂制备中子吸收或屏蔽涂层、反应堆控制棒、喷气发动机喷嘴板和密封面等涂层。
表3-35 热喷涂常用镉线材的物理性能
2.合金线材
(1)铝-硅合金线材 这是专为线材火焰气喷涂而制造的一种自熔性喷涂铝合金线。涂层对海水、含盐气氛和天然环境都有良好的耐蚀性,而喷涂效率比喷纯铝高,涂层颗粒比较细小,涂层结构比较致密。硬度比纯铝线喷涂层高,但耐蚀性略比纯铝线材喷涂层降低。
热喷涂常用铝-硅合金线材的主要化学成分和物理性能见表3-36和表3-37。尺寸规格有ϕ3.0mm、ϕ1.6mm。
可用线材火焰喷涂或电弧喷涂方法对铝质机械零件进行修复,也可用作铝合金的钎焊填料。
喷涂场所应加强抽气通风,防止铝合金粉尘聚集,引起燃烧爆炸事故。
表3-36 铝-硅(Al-Si)合金线材的主要化学成分
表3-37 铝-硅(Al-Si)合金线材的物理性能
(2)铝-镁-稀土合金 在Al-Mg合金的基础上,添加少量稀土合金而发展起来的一种新型高强度铝合金线,其组织为α相。这种合金线的喷涂涂层,其耐蚀性与喷铝涂层相当,但涂层呈银灰色,色泽均匀,避免了喷铝时可能出现的“泛黄”现象。这种线材较硬,不易扭折,送线顺畅。可用线材火焰喷涂或电弧喷涂制备户外钢结构件耐环境腐蚀长效防护涂层,如电视塔、水闸门、电站冷凝塔、水处理设备、舰船壳体、集装箱、储油罐、桥梁、采油树等。喷涂场所应加强抽气通风,防止铝合金粉尘聚集,引起燃烧、爆炸事故。不得在油库、油管附近及矿井内等易燃易爆场所进行喷涂作业。
常用Al-Mg-Re合金线材牌号化学成分见表3-38。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ3.0mm和ϕ3.17mm。
表3-38 常用Al-Mg-Re合金线材牌号化学成分
(3)黄铜 黄铜是铜锌基合金。锌在铜有相当高的溶解度(可达39%),形成α固溶体,有很好的强度、韧性、切削加工性能和良好的耐蚀性。适量加入其他合金元素,称为特种黄铜。加入少量铅,称铅黄铜;加入少量铝,称铝黄铜;加入少量锡,称锡黄铜。加入其他合金元素能提高铜锌合金的强度和硬度,抑制“脱锌”,提高耐蚀性。锡黄铜在淡水和海水中均有很好的耐蚀性。加入能固溶于α固溶体而不出现新相的适量其他元素,相当于变更锌的含量。特种黄铜的组织,可根据加入元素的锌当量系数来判断,见表3-39。其化学成分和物理性能见表3-40和表3-41。
表3-39 黄铜中加入各种元素的锌当量判断系数
表3-40 热喷涂常用黄铜合金线材主要化学成分
表3-41 部分黄铜合金线材的物理性能
黄铜线材火焰喷涂和电弧喷涂,沉积速率高,涂层细密且较硬,容易切削加工,可制备耐海水腐蚀部件等涂层。但锌黄铜喷涂时容易产生锌烧损,降低耐蚀性,且形成有毒的氧化锌(ZnO)烟雾,应采取相应的呼吸防护措施。用于喷涂的线材尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
(4)铝青铜 铝青铜是铜和铝的合金。铝青铜具有比其他青铜更高的力学性能,如耐磨性、耐蚀性、耐寒性、耐热性等。它无磁性,加入少量铁能细化晶粒,延缓再结晶过程,显著提高强度、硬度和耐磨性。加入少量锰和镍能进一步改善合金性能。铝青铜喷涂时雾化颗粒虽较粗大,但涂层细密,容易加工。电弧喷涂铝青铜,对铜及铜合金基体的结合强度高,表现出自黏结性能,且涂层有良好的抗冲击性及抗氧化性。可用线材火焰喷涂、电弧喷涂制备水泵叶轮、青铜铸件、活塞、电枢衬套等耐磨耐蚀涂层,也可以用作电弧喷涂Cr13钢涂层的黏结底层。热喷涂常用铝青铜线材化学成分和物理性能见表3-42和表3-43。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-42 热喷涂常用铝青铜线材化学成分
(续)
表3-43 热喷涂常用铝青铜线材的物理性能
(5)锡青铜 锡青铜是铜和锡的合金。这种合金具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性,易切削加工,钎焊和焊接性能好,收缩率小,无磁性。加入少量的磷、铅和锌能提高涂层致密度,改善合金的减磨性和耐蚀性。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备青铜衬套、轴套、抗磁元件等涂层。常用锡青铜线材牌号化学成分和物理性能见表3-44和表3-45。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-44 常用锡青铜线材牌号化学成分
表3-45 常用锡青铜线材物理性能
(6)磷青铜 磷青铜是锡青铜中加入少量的磷铜合金。磷在青铜中的溶解度为0.2%,超过此量则形成硬的Cu3P化合物,可提高青铜的硬度、弹性及耐磨性。磷的加入能够脱氧,有利于消除SnO2硬脆夹杂物,提高耐蚀性和韧性。磷青铜具有高的强度、弹性、减摩性及抗疲劳性能,呈美丽的淡黄色,在大气、淡水和海水中耐腐蚀。易于焊接与钎焊,碰击时无火花,适用于易燃易爆场合。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备耐黏着磨损、负荷承载能力高的滑动轴承、轴套等的涂层,也可用于船舶磨损轴的堆焊以及美术装饰涂层。常用磷青铜线材牌号化学成分和物理性能见表3-46和表3-47。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-46 常用磷青铜线材牌号化学成分
表3-47 常用磷青铜线材的物理性能
(7)白铜 铜镍合金呈银白色,俗称白铜,其含镍量一般低于35%,有的略高于40%,是单一固溶体。镍加入铜中显著地提高了铜的强度、耐蚀性和电阻率,在许多腐蚀介质,如海水、有机酸和各种盐溶液中有较高的化学稳定性,有良好的冷、热变形能力。铜镍合金中加入锰,能获得电阻率高、电阻温度系数小的锰白铜,是制造500°C温度以下使用的热电偶、变阻器、加热器等的材料。铜镍合金中加入铝为铝白铜,它不但具有高的力学性能和耐蚀性,还具有高的抗寒性和弹性。在90K的低温下,力学性能不但不降低反而有些升高。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备耐蚀,特别是耐海水腐蚀等涂层,主要用于海洋环境用吊艇柱、船机轴、螺旋桨、船用柴油机等部件。常用白铜线材牌号化学成分和物理性能见表3-48和表3-49。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.03mm、ϕ2.3mm。
表3-48 常用白铜线材牌号化学成分
表3-49 常用白铜线材的物理性能
3.铁基合金线材
铁碳合金随着碳含量的增加硬度和强度增高,耐磨性提高,但延性和韧性降低。碳素钢中加少量合金元素,能显著改善其强度等力学性能,泛称低合金钢;加入高含量的铬、镍等合金元素,可制成不锈钢、耐热钢或合金工具钢。原则上各种钢线都可用于喷涂。常用的喷涂钢线有:碳素钢线、合金钢线和不锈钢线。碳素钢线及低合金钢线喷涂的涂层耐磨性能好,价格低,但涂层中的氧化物含量较高,因此主要用于磨损和加工超差部件的修复。不锈钢和耐热钢线则主要用于制备耐蚀和耐热涂层,并应进行适当的封孔处理。由于钢在高温火焰中容易氧化,为了减少钢质涂层的氧化物含量,采用钢线材料气喷涂工艺时宜用弱碳化焰或中性焰。采用电弧喷涂工艺时,合金元素,特别是碳的烧损较大,选材时应予考虑。
(1)低碳钢线材 是w(C)为0.1%~0.25%的碳素钢线,其涂层易于切削加工,价格低,比同类材质的整体低碳钢制件的耐磨性好,广泛用于滑动磨损的轴承面、挤压配合面及加工超差件的修复,也适于铸件的填孔。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备滑动磨损部件及轴承面、超差件修复、铸件孔填补涂层,用于电枢轴、轴颈、轴承面、滚珠轴承座等部件。
常用低碳钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-50和表3-51。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-50 常用低碳钢线材牌号化学成分
表3-51 常用低碳钢线材的物理性能
(2)中碳钢线材 中碳钢线指w(C)为0.25%~0.65%的钢线,这类钢线具有中等适度的硬度,容易切削加工,材料来源广,价格便宜。其喷涂涂层比相同硬度值的整体中碳钢具有更好的抗黏着磨损能力,适用于轴类、复合涂层的底层及内表面的喷涂。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备轴类零件的喷涂涂层或修复涂层。作为喷涂复合涂层的结合底层,也可用于内表面喷涂等,用于电机枢轴、机床主轴、柱塞及套筒等部件。
常用中碳钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-52和表3-53。尺寸规格有ϕ1.6mm和ϕ2.3mm。
表3-52 常用中碳钢线材牌号的化学成分
表3-53 常用中碳钢线材的物理性能
(3)高碳钢线材 w(C)为0.65%~0.95%的钢线材。这类线材喷涂的涂层具有相当高的硬度,耐磨性好,材料来源广,价格低,可以进行切削加工,最好进行磨削加工,广泛用于各种轴类喷涂耐磨涂层,也可作内表面喷涂和其他表面硬化涂层,可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备轴类耐磨、内表面耐磨涂层,用于机床主轴、曲轴轴颈、机床导轨、柱塞、套筒、缸套等部件。
常用高碳钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-54和表3-55。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-54 常用高碳钢线材的牌号化学成分
表3-55 常用高碳钢线材的物理性能
(4)碳素工具钢线材 指w(C)>0.95%的碳素工具钢钢线。用这类钢线喷涂的涂层具有高的硬度和耐磨性,其耐磨性超过碳素工具钢淬火后的耐磨性能。涂层可用硬质合金刀具或陶瓷刀具切削,但最好进行磨削。涂层的收缩率比喷涂低碳钢的涂层要低,涂层可适当厚一些。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备高耐磨涂层,用于高耐磨的轴类、铸模表面硬化、耐泥浆磨损的套管等部件。
常用碳素工具钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-56和表3-57。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-56 常用碳素工具钢线材牌号化学成分
表3-57 常用碳素工具钢线的物理性能
(5)铬镍钼低合金钢线材 含铬、镍、钼合金元素的低碳低合金钢线材,其性能与低碳钢相近,但具有更高的强度和耐磨性,涂层的黏结强度比低碳钢涂层高。涂层收缩率极小,能够喷涂厚涂层。涂层可以进行车削加工。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备较厚的耐磨涂层,加工超差零件的修复涂层和内表面喷涂耐磨涂层等,用于电枢轴、轴颈、轴套等部件。常用铬镍钼低合金钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-58和表3-59。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-58 常用铬镍钼低合金钢线材牌号化学成分
表3-59 常用铬镍钼低合金钢线材牌号物理性能
(6)高碳低合金钢线材 含铬、锰合金元素的高碳低合金钢线。加入铬能形成弥散硬化相,加入锰,使其具有加工硬化性能。因此,这种钢线喷涂层具有比相当碳含量的高碳钢线涂层更好的耐磨性能,其黏结强度也比高碳钢涂层高。涂层可用硬质合金刀具切削,但最好用磨削。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备高耐磨涂层,用于泥浆泵柱塞、石油钻机柱塞等部件。常用铬镍钼高碳低合金钢线材牌号化学成分见表3-60。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-60 常用铬镍钼高碳低合金钢线材牌号化学成分
(7)高碳铬轴承钢线材 以铬为主要合金元素的高碳钢线。由于加入的铬一部分固溶于铁基体中,可提高钢的强度,改善钢的切削性能和防锈性能,另一部分则与碳生成渗碳体型的碳化物(FeCr)3C,提高钢的硬度及耐磨性。其线材火焰喷涂和电弧喷涂的涂层颗粒间的黏结强度比高碳钢涂层高。涂层可用硬质合金刀具切削,但最好磨削。典型的高碳铬轴承钢线材牌号化学成分见表3-61。尺寸规格有ϕ1.6mm和ϕ2.3mm。
表3-61 典型的高碳铬轴承钢线材牌号化学成分
(8)高碳高铬不锈钢线材 属高铬马氏体型不锈钢。铬是使钢具有不锈耐蚀性的主要合金元素。铬的加入,使铁基体的电极电位发生变化,当铬原子数与铁原子数之比超过1∶8时,即所谓n/8规律时,铁的电极电位曲线产生“跃变”,铬原子形成的Cr2O3钝态保护膜,能完整地保护铁基体不受侵蚀。加入铬还提高铁基体的抗高温氧化和抗点腐蚀能力。高碳高铬不锈钢线,由于碳含量较高,空气中冷却即能获得马氏体组织,因而具有高的硬度和耐磨性,喷涂层的收缩性小,能够喷涂厚涂层。可用硬质合金刀具切削,但最好磨削加工。常用高碳高铬不锈钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-62和表3-63。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-62 常用高碳高铬不锈钢线材牌号化学成分
表3-63 常用高碳高铬不锈钢线材的物理性能
(9)18-8型奥氏体不锈钢线材 该型不锈钢是最常用的一种耐蚀不锈钢材料,是FeCrNi合金,面心立方晶体,韧性、塑性良好,耐蚀性优良,在多种腐蚀性较强的介质中化学性能稳定。耐磨性一般,可以进行切削加工。喷涂层的收缩率大,喷涂厚涂层及内表时应予以注意。碳含量越低耐蚀性越好,随着碳含量的增加,耐蚀性特征是晶间腐蚀性能下降,适量加入强碳化物形成元素,如钛或铌进行稳定化处理,有利于改善其耐蚀性能。加入钼和铜能提高在有机酸和某些还原酸中的耐蚀性。常用18-8奥氏体不锈钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-64和表3-65。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-64 常用高碳高铬不锈钢线材牌号化学成分
表3-65 常用高碳高铬不锈钢线材的物理性能
(10)低碳高锰奥氏体不锈钢线材 用高达8%的锰代替部分镍,在不影响钢的奥氏体组织和耐蚀性的基础上提高奥氏体钢的硬度和冷作硬化性能,因而提高了耐磨性,并改善了切削加工性能。该涂层的收缩率小,适于喷涂厚涂层及内表面涂层。常用低碳高锰奥氏体不锈钢线材牌号化学成分和物理性能见表3-66和表3-67。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-66 常用低碳高锰奥氏体不锈钢线材牌号化学成分
表3-67 常用低碳高锰奥氏体不锈钢线材典型牌号的物理性能
4.铅基合金线材
以铅-锑(Pb-Sb)合金为基的铅合金线,亦称作白合金。铅基巴氏合金线,可用作低速、低负荷或静载下工作的轴承涂层,加入锡能提高铅-锑合金的强度、硬度和耐磨性,并改善其耐蚀性。加入铜能降低偏析,提高耐磨性。可制备用作低速、轻载下的滑动轴承涂层。常用铅基合金线材牌号化学成分和物理性能见表3-68和表3-69。尺寸规格有ϕ3.0mm、ϕ3.2mm。
铅及铅蒸气有毒,喷涂场所必须认真搞好抽气通风及环保防尘。操作人员必穿戴喷工作服。
表3-68 常用铅基合金线材牌号化学成分
表3-69 常用铅基合金线材线材的物理性能
5.镍基合金线材
(1)镍铬铝(NiCrAl)合金线材 镍铬铝线材是一种具有自黏结功能的耐热合金线材,具有优良的抗高温氧化和耐燃气侵蚀性能,使用温度可达1000℃,有很高的热稳定性。在100~800℃温度范围内,其线胀系数为(13.5~20.0)×10-6·K-1,与耐热钢或耐热合金相近,因而高温下涂层与耐热钢基体的体积应力小,结合牢固。这种材料喷涂的涂层,易于车削或磨削加工。可直接用作抗高温氧化和燃气侵蚀的高温保护涂层。例如:加热炉炉辊表面喷涂耐1000~1100℃高温的Al2O3陶瓷涂层的黏结底层;排气消声器作耐燃气腐蚀涂层;火箭喷管、导弹尾锥、燃气轮机及锅炉等受热部件,作耐高温陶瓷涂层的黏结底层。也常用作耐高温陶瓷涂层的自黏结底层涂层材料。其化学成分见表3-70。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-70 镍铬铝线(NiCrAl)合金线材化学成分(质量分数,%)
(2)镍铬钛(NiCrTi)合金线材 镍铬钛合金线材是一种铬含量高的镍基合金,是国际上新发展的用于锅炉管道等的耐热、耐含硫燃气腐蚀的涂层材料。它与钢管基体能形成牢固的结合,线胀系数与低碳钢十分接近,涂层韧性好,不易产生裂纹和剥落,在400~800℃测试范围内具有优异的耐硫化物、高温燃气腐蚀性能。钛的加入有利于提高涂层与钢基体的结合强度,提高其抗高温氧化能力。可用于锅炉水冷壁管、锅炉下部炉壁的熔体底部区域、沸腾器过渡区、过热器管、沸腾器管及端部拱形部分,特别适于造纸工厂的黑液锅炉等耐冲蚀涂层。尺寸规格有ϕ1.6mm。其化学成分见表3-71。
表3-71 镍铬钛(NiCrTi)合金线材化学成分(质量分数,%)
(3)镍铬(Ni-Cr)耐热合金线材 镍铬耐热合金线,是典型的耐热电炉线,也可用于喷涂耐热、耐蚀涂层。在高温下具有优良的抗起皮和耐氧化性能,耐酸,耐碱,但不宜用于含硫酸气体的燃烧废气。另外,它易受盐酸、氯化亚铁和醋酸等介质的侵蚀。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备高达1200℃的氧化性气氛中耐氧化涂层;925℃左右的还原性气氛中耐腐蚀涂层;低碳钢和低合金钢基体在980℃以下的抗热耐氧化涂层;耐高温陶瓷涂层的黏结底层。其化学成分和物理性能分别见表3-72和表3-73。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-72 镍铬(Ni-Cr)耐热合金线材化学成分(质量分数,%)
表3-73 镍铬(Ni-Cr)耐热合金线材物理性能
(4)镍铜(Ni-Cu)合金线材 镍铜可以无限固溶,镍铜(蒙乃尔)合金是一种铜在镍基体中形成的固溶体型合金。它具有优良的耐蚀性,其耐蚀性能优于镍、铜,可耐非氧化性酸的腐蚀,对氢氟酸的耐蚀性特别好。同时,它对热浓碱也有优良的耐蚀性,可耐中性溶液、高温卤素、各类食品及有机酸、水、海水、大气的腐蚀,但不耐氧化性酸和其他强氧化性溶液、熔盐、熔融金属及含硫高温气体的腐蚀。在酸性溶液的三价铁盐,如FeCl3中,以及在锡盐和汞盐中腐蚀迅速,不宜采用。通常采用线材火焰喷涂或电弧喷涂制备腐蚀环境中机械零部件的耐蚀涂层,用于海洋环境用的各种泵的柱塞杆、旋转轴、密封环、密封阀杆、连接轴、液压泵;氢氟酸环境用轴类等。其化学成分和物理性能见表3-74和表3-75。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.0mm和ϕ2.3mm。
表3-74镍铜(Ni-Cu)合金线材化学成分
表3-75镍铜(Ni-Cu)合金线材的物理性能
(5)镍铬铁(NiCrFe)合金线线材 耐热腐蚀性能优良,电阻率高。在1066℃温度以下具有良好的抗氧化性能。在含硫量较小的腐蚀性气体中,能保护钢铁基体耐871~982℃的高温,但不耐含高硫浓度的气体(如SO2、H2S)的腐蚀。在硫酸、硝酸、醋酸、乳酸、氨、氢氧化钠(钾)等介质中耐蚀性良好。在盐酸、磷酸中发生中等程度的一般腐蚀,在硫酸铜溶液中会发生中等程度的晶间腐蚀。采用线材火焰喷涂或电弧喷涂制备含硫量小的气氛中,保护钢铁耐871~982℃高温的耐热抗氧化涂层和高电阻率的金属涂层。其化学成分和物理性能见表3-76和表3-77。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ2.3mm。
表3-76 镍铬铁(NiCrFe)合金线材的化学成分
表3-77 镍铬铁(NiCrFe)合金线材的物理性能
(6)镍钛(Ni-Ti)合金线材 钛可部分溶解于镍中,钛含量超过溶解度时,将与镍生成金属间化合物TiNi3,耐蚀性较差。随着钛含量的进一步升高,当合金成分(质量分数)约为55%Ni和45%Ti时,则形成TiNi金属间化合物。这种合金延展性好,可以冷轧加工,无磁性,具有优良的耐海水腐蚀、耐气蚀、耐磨、耐有机酸和还原性无机酸腐蚀的综合性能。在铝锰青铜及钛、锆、铌等稀有金属基体上采用低压等离子喷涂涂层,结合强度可达58.8MPa。铝锰青铜上的低压等离子喷涂层经重熔处理后,更显著地提高其耐海水腐蚀和耐气蚀能力。主要化学成分(质量分数)为Ni55%、Ti45%。尺寸规格为ϕ2.3mm。55Ni-45Ti合金耐蚀性见表3-78。
表3-78 55Ni-45Ti合金的耐蚀性
6.锡基合金线材
(1)锡基巴氏合金 锡基巴氏合金是一种基本上不含铅的高级轴承合金,其主要合金成分是锑(Sb)和铜(Cu)。这种合金具有适当低的硬度,摩擦因数小,导热性好,线胀系数小,耐蚀性优良,有好的相容性。其喷涂涂层致密,有良好的吸附油膜和储油能力,特别适合用于高速低负荷轴承。通常采用火焰线材喷涂制备滑动高速轻载轴承涂层。其化学成分和物理性能见表3-79。尺寸规格有ϕ3.0mm、ϕ3.2mm。
表3-79 锡基巴氏合金化学成分及性能
(2)锡-锌(Sn-Zn)合金线材 该种线材熔点低,硬度比纯锡线材高,具有优异的钎焊性能。涂层晶粒细,十分致密,且含氧量低。通常采用线材火焰喷涂制备电子器件接头易钎焊涂层。其化学成分和物理性能见表3-80。尺寸规格有ϕ3.0mm。
表3-80 锡-锌(Sn-Zn)合金线材化学成分及性能
(3)锡铋(Sn-Bi)基低共熔合金线材 这种低熔点合金线材用于制造各种塑料、橡胶等压型模具。其主要成分为锡、铋和铅,熔化温度不高于250℃。用这种合金线喷涂的涂层颗粒细小,涂层致密,孔隙率很低。用喷涂方法制成的模具,适合模型铸造、蜡芯、石膏、塑料和橡胶的成型。
7.锌基合金线材
锌铝(Zn-Al)合金线材是一种新型的耐环境腐蚀的喷涂材料。当合金中的w(Al)超过13%~15%时,具有喷锌涂层能对钢铁基体进行有效的阳极保护,且对点腐蚀和裂纹不敏感的特点。当铝含量足够高时,能形成完整的氧化铝保护膜。采用线材火焰喷涂或电弧喷涂制备的涂层,在各种大气、淡水、海水环境下具有良好的耐蚀性。它克服了喷涂层容易因应力产生的裂纹而使界面处发生“底锈”的缺陷,喷涂时ZnO烟雾比喷钝锌时更少,没有喷锌时的臭味,是取代锌或铝的很有发展前途的耐蚀涂层材料。其化学成分和物理性能见表3-81和表3-82。尺寸规格有ϕ1.6mm、ϕ3.0mm和ϕ3.17mm。
表3-81 锌铝合金线材的化学成分(质量分数,%)
表3-82 锌铝合金线材的物理性能
8.陶瓷棒材及复合芯线材
(1)陶瓷棒材 陶瓷棒材是配合陶瓷棒材火焰喷枪而专门制造的电焊条状的火焰喷涂材料。它们是用不同的氧化物陶瓷微细粉末加黏结剂黏结、挤压成型后经过烧结、加工而最终制成的。
陶瓷棒材火焰喷枪的结构类似于线材火焰喷枪,只是用陶瓷棒材代替火焰喷枪金属线材,送线机构变成了送棒机构。因陶瓷棒直径较粗,送棒孔径较大;因陶瓷的熔点比金属高,因而火焰的功率较大,相应的气路及喷嘴结构设计均应满足陶瓷棒喷涂的需要。陶瓷棒材火焰喷涂时,将陶瓷棒材由喷枪尾孔通入枪体,由枪内的机械传动轮以一定速度将其送入喷嘴的火焰中心,并在离喷嘴口约3mm处被高温火焰熔化,由高速压缩空气将陶瓷棒熔化的端部雾化成微细熔滴,然后再喷射到基体表面形成涂层。
陶瓷棒喷涂操作比较烦琐,喷涂大件或连续喷涂时要不断送入新棒,棒料的尾段往往难于馈送和雾化均匀,陶瓷棒的成本也很高,生产率低。但是尽管如此,陶瓷棒火焰喷涂50年来仍然具有活力,其主要特点是陶瓷棒端部在火焰中心被充分熔化,然后再雾化成微细陶瓷熔滴喷射到工件表面形成涂层。因此,陶瓷棒材喷涂的涂层致密,气孔率低,结合强度好,没有粉末火焰喷涂和等离子喷涂时焰流的边界效应(即少量陶瓷粉末没有能够熔化或熔化不充分而在涂层中存在,影响涂层质量)。陶瓷棒的化学成分和物理性能见表3-83和表3-84。陶瓷棒火焰喷涂涂层的主要特性及应用见表3-85。
表3-83 陶瓷棒的化学成分
表3-84 陶瓷棒涂层的物理性能
表3-85 陶瓷棒火焰喷涂涂层的主要特性及应用
(2)复合芯线材
1)分类。热喷涂用复合线材是继复合粉末材料之后热喷涂材料领域的又一重大进展。按照结构和制造方法的不同,复合喷涂线材大致可以分为以下几种。
①包覆型复合线材。它是利用线-管复合法,即将一种金属或合金线放入另一种金属或合金管中,拉拔成一定直径的喷涂复合线材。
②绞股型复合线材。它是利用线-线复合法,将不同的两种或多种金属或合金线材绞扭在一起,然后拉拔成具有一定名义直径的喷涂复合线。
③填充型复合线材。它是将不同的金属或合金粉末、金属陶瓷粉末、陶瓷粉末,用黏结剂黏结,填充到金属或合金管中,即粉-管复合法,再经过挤压、拉拔、固化而制成的喷涂复合线材。
④弥散冶金型复合线材。它是在金属或合金的熔池中通过弥散冶金的办法加入一定量的陶瓷颗粒或难熔材料颗粒,然后铸锭、挤压、拉拔、退火,最后制成具有一定直径的复合线。
⑤柔性复合线材。它是将不同材料的粉末与黏结剂均匀混合,经过挤压、固化而成的复合线。
2)特点。柔性复合线材因为不导电而只能采用线材火焰喷涂工艺之外,其他类型的复合线材均既适于线材火焰喷涂也适于电弧喷涂。复合喷涂线材综合了复合粉末和金属线材喷涂的优点,显示出了许多特点:
①能组合的材料种类广,能够喷涂含有高合金组分、陶瓷、金属陶瓷、金属间化合物等的复合材料涂层,克服了原有线材喷涂仅能使用金属线材的局限,大大拓展了可喷涂材料的范围,因而能够制备的涂层的功能也广,有着广泛的用途。
②送线速度的均匀性比粉末输送更容易控制,且线材端部被电弧熔化后再被雾化成熔滴喷涂形成涂层,不会出现粉末喷涂时可能在涂层中出现的未熔化的“生粒”问题。
③与粉末材料相比,线材的比表面积小得多。因此,在大气或氧化性环境中喷涂金属或合金及易氧化的非金属陶瓷材料(如碳化物)时,复合线材喷涂涂层的氧化程度或氧化物含量要比粉末喷涂涂层低得多。
④复合线材喷涂速率高,与粉末等离子喷涂相比,单位质量喷涂材料所消耗的能量,即能耗比要低得多。复合线材喷涂的运行费用仅为等离子喷涂的1/9左右。
⑤设备费用较低,投资省。电弧喷涂设备的费用仅为等离子喷涂设备的1/8~1/5。
⑥操作简单方便,特别适合于大面积喷涂和现场喷涂。
3)详细介绍。随着电弧喷涂设备的改进和复合线材质量的稳定和提高,某些复合线材电弧喷涂涂层质量已经与等离子喷涂涂层质量相当。但是,复合线材电弧喷涂由于阳极熔化效应使得喷涂粒子的粒度不均匀,喷涂涂层的表面粗糙,空气雾化导致涂层材料的烧损和氧化比较严重。下面以包覆型和填充型芯线材为例进行较为详细的介绍。
①包覆型自黏结复合线材。包括以下几种:
a.镍铝(Ni-Al)复合线材是典型的包覆型复合线材。可以是镍管包覆铝芯线,也可以做成铝管包覆镍芯线,后者的放热反应活性更快。镍铝复合线材喷涂,在铝的熔点温度附近(660~680℃)会发生强烈的铝热放热反应,形成金属间化合物。其反应机理和涂层特性与镍铝复合粉末喷涂涂层相似。镍铝复合线材喷涂时对喷涂工艺参数变化的适应性较宽,涂层的含氧量或氧化物杂质的含量比镍铝复合粉末喷涂涂层低,沉积效率高,运行成本低,是比钼线喷涂更好、更经济的自黏结喷涂线材。
b.Al-Cr2O3药芯管状复合线材。用铝皮包覆氧化铬粉芯的管状复合线材进行热喷涂时,也能发生强烈的铝热放热反应。涂层组织为金属铝基质相中均匀分布氧化铬颗粒硬质相。涂层具有耐热、耐腐蚀和耐磨特性。这种典型的金属陶瓷涂层结构,金属基相起到增强与基体材料的结合强度和将陶瓷颗粒黏结成致密涂层的作用。陶瓷颗粒起耐磨硬质相支撑作用。采用中性火焰线材喷涂制备耐热、耐蚀、耐磨涂层用于热风管、锅炉管道、换热器管等。
②填充型复合喷涂线材。包括以下几种:
a.填充型复合喷涂线材的制造及线材结构均与焊接行业使用的药芯焊线十分相似,只是为了能够均匀地送线,复合喷涂线材对填充粉芯的结构均匀性、包覆金属管的尺寸均匀性要求更高。填充型粉芯复合线材的制造过程:将薄钢带或金属带材截成一定宽度,经几道轧辊挤压成U形,再将各种粉末材料按一定的比例和粒度均匀混合,并加入少量黏结剂等添加剂制成粉芯,送入U形槽内。然后经过几道次轧辊轧制成型。最后在拉线机上减径拉拔至所需直径。也可以用棒料冲压成U形材,再填充芯材或粉芯、拉拔成材。
b.管状碳化物芯线材。它是用低碳钢作为包套金属管,用Co-WC等作为粉芯填料而制成的管状粉芯复合喷涂线。采用电弧喷涂碳化物管状复合芯线时,由于电弧温度高达6000℃,使包套钢皮和粉芯碳化物都被迅速熔化,碳化物在高温下发生分解,一部分固溶入铁基相中形成合金,一部分仍保持碳化物的结构。电弧喷涂管状碳化物粉芯复合线材的工艺调节范围比较窄,工艺参数,特别是喷涂距离对涂层成分和涂层耐磨性能影响比较大。控制碳化物硬质相的比例、分布、粒度和形状,可以获得不同的耐磨性能,满足不同耐磨涂层的需要。这类涂层具有比纯金属合金线材电弧喷涂涂层相对高的硬度和相对好的耐磨性能,却无法与爆炸喷涂、高速喷涂涂层的优异耐磨性能相比,但因沉积效率高,成本低,适用于相对低值磨损件喷涂耐磨涂层。
c.68Cr13包芯管状复合线材。它是一种含碳量高的马氏体不锈钢,由于C含量和Cr含量高,很难用拉拔的办法生产这种高合金含量的不锈钢线材。采用低碳钢带包覆高碳铬铁芯粉通过轧制、拉拔工艺制成高碳马氏体不锈钢型药芯管状复合线材。电弧喷涂68Cr13包芯管状复合线形成的涂层,具有典型的层状结构。涂层组织主要为高铬马氏体,由于铁在高温电弧中的氧化,涂层也含有较多氧化物,同时存在一定的孔隙和少量的残余奥氏体。涂层具有较好的黏结强度和相当高的涂层硬度,而且涂层硬度在升高温度情况下没有降低,具有相当好的耐磨损和抗热磨损性能。采用电弧喷涂或线材喷涂工艺可以制备常温用耐磨涂层和高温条件下的耐热磨损涂层。
d.自熔性药芯复合线材。它是添加有自熔性合金元素粉末的药芯复合线材,以Fe-B基为基础发展出来的系列复合线材品种。这类复合线中,药芯粉末所占的比例为10%~15%,复合线的刚性好,不容易扭曲。这类复合线材喷涂的涂层具有非晶态结构,涂层中非晶态相占35%~82%。涂层黏结强度高,气孔率低,硬度高,在滑动磨损、磨料磨损和气流冲蚀磨损条件下耐磨性好。这类涂层特别适合于电厂设备中要求耐磨料磨损和耐腐蚀的部件的保护。
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