冶金工業(yè)生產(chǎn)中存在著大量的高溫氧化、磨損及介質(zhì)腐蝕等問(wèn)題，這些問(wèn)題都是一種使工作表面失效的過(guò)程，應(yīng)該而且能夠從熱噴涂技術(shù)中尋求一種有效的解決途徑。噴涂工藝既可以修復(fù)已失效的舊工件，也可以在新工件投人工作前進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)保護(hù)，也可以二者兼用。
4.1冶金工業(yè)生產(chǎn)特征
冶金工業(yè)生產(chǎn)從礦石到金屬材料，其間經(jīng)過(guò)開(kāi)采、運(yùn)輸、貯存、破碎、分級(jí)、選別、液固分離、制團(tuán)、燒結(jié)、冶煉、鑄型、精煉等多道生產(chǎn)環(huán)節(jié)。每一環(huán)節(jié)的主體設(shè)備都處于高磨損、高負(fù)荷、高溫和腐蝕等極其惡劣的工況條件下，這些因素導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備的失效，使冶金工業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的耗材耗能大戶(hù)。面臨這種情況，為了維持生產(chǎn)，每年必須耗用大量的備品備件，有些還需進(jìn)口。一個(gè)大型鋼鐵企業(yè)，每年為此要付出幾億元以上的資金。另一方面，現(xiàn)代化的冶金生產(chǎn)是一個(gè)高度連續(xù)化的過(guò)程，即使生產(chǎn)環(huán)節(jié)每一局部的設(shè)備過(guò)早失效，也會(huì)造成停產(chǎn)或減產(chǎn)，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如，我國(guó)某鋼鐵企業(yè)高爐渣口，因受高溫熔體的侵蝕，工作壽命極短，每更換一次，高爐需休風(fēng)減壓，少加三批爐料，少出生鐵60t。
該企業(yè)轉(zhuǎn)爐連鑄生產(chǎn)線(xiàn)連鑄輥道，其壽命只有4000爐(20萬(wàn)t)，而日本同類(lèi)連鑄輥道可達(dá)15000爐，幾乎高達(dá)4倍。
4.2抗高溫氧化涂層
(1)功能。這些涂層用以改善基體(設(shè)備或設(shè)施)材料的高溫性能(最高溫度可達(dá)1150℃)，使之能經(jīng)受高溫化學(xué)或物理溶解過(guò)程以及機(jī)械損傷的沖蝕過(guò)程，或二者都適應(yīng)。
(2)對(duì)抗高溫氧化涂層的要求。為了使基體避免高溫氧化所造成的破壞，這些涂層必須：a阻止大氣中氧的擴(kuò)散；b阻止涂層本身向基體迅速擴(kuò)散；c具有高于操作溫度的熔點(diǎn)；d在操作溫度下具有較低的蒸汽壓。
(3)推薦的噴涂材料有鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、噴鋁封孔熱滲。
(4)推薦的噴涂方法有等離子噴涂、高速火焰噴涂、燃燒火焰噴涂。
(5)應(yīng)用實(shí)例包括加熱爐、均熱爐、熱處理爐、燒結(jié)爐、熱風(fēng)爐、蓄熱爐及蓄熱室的爐壁，金屬篦的表面；退火盤(pán)、退火罩、熱處理夾具、回轉(zhuǎn)窯外表面、高溫閥門(mén)、滑動(dòng)閘板、煙道及煙囪等。多晶硅爐、燒結(jié)金屬成型、排氣消聲器、高爐風(fēng)口、送風(fēng)系統(tǒng)、燒結(jié)設(shè)備、鼓風(fēng)系統(tǒng)、凈氣系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、退火爐輥、弗朗克林爐、熱金屬浸漬加熱器、鈦條、鍛造工具、加熱罩、焦?fàn)t密封裝置、鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐供氧系統(tǒng)、焦?fàn)t風(fēng)口、連續(xù)澆鑄輥及冷卻砂型等。
4.3耐腐蝕性氣體涂層
(1)功能。這些涂層必須保護(hù)暴露于高溫腐蝕性氣體中的基體材料，由于氧化和化學(xué)反應(yīng)同時(shí)存在，要防止涂層與氣體反應(yīng)的生成物對(duì)基體產(chǎn)生破壞。
(2)對(duì)耐腐蝕性氣體涂層的要求。這些涂層應(yīng)該是：1)能經(jīng)受高溫腐蝕性氣體；2)能經(jīng)受周期性的熱沖及過(guò)熱；3)與基體熱膨脹系數(shù)要匹配。
(3)推薦的噴涂材料有鎳鉻合金(但含硫介質(zhì)除外)，噴鋁封孔熱滲。
(4)推薦的噴涂方法有等離子噴涂，燃燒火焰噴涂。
(5)應(yīng)用實(shí)例包括回轉(zhuǎn)窯內(nèi)表面、釬焊夾具、碳化盒、排風(fēng)機(jī)葉片、氰化處理坩蝸、燃?xì)鉄煹老到y(tǒng)、電廠(chǎng)鍋爐回管、煉焦?fàn)t管、轉(zhuǎn)爐用鍋爐等。
4.4熱障涂層
(1)功能。這些涂層的熱導(dǎo)性低，作為熱障以降低基體金屬的受熱程度。
(2)對(duì)熱障涂層的要求。這些涂層應(yīng)滿(mǎn)足：1)必須在工作溫度中耐氧化；2)有良好的耐熱沖性；3)與基體的熱膨脹系數(shù)盡可能接近；4)導(dǎo)熱率要低。
(3)推薦的噴涂材料有氧化鉻、氧化鋁和鉻酸鎂。
(4)推薦的噴涂方法為等離子噴涂。
(5)應(yīng)用實(shí)例包括高溫爐感應(yīng)圈、釬焊和熱處理夾具、火炬熱障、加熱罩、高溫計(jì)套管、鑄鐵廠(chǎng)U形槽。
4.5抗熔融金屬涂層
(1)功能。這些涂層能經(jīng)受鋅、鋁、鋼、鐵和銅等熔融金屬的作用。
(2)對(duì)抗熔融金屬涂層的要求。這些涂層應(yīng)滿(mǎn)足：1)能經(jīng)受熔渣和熔劑的腐蝕作用和處于熔體液面附近的金屬蒸氣和氧的侵蝕；2)防止涂層與融體形成低熔合金；3)能經(jīng)受熱疲勞和熱沖擊。
(3)推薦的噴涂材料有氧化鋁、鉻酸鎂、白鎢和鉑。
(4)推薦的噴涂方法有等離子噴涂、燃燒火焰噴涂。
(5)應(yīng)用實(shí)例包括鍍鋅槽、澆鑄槽、模具、風(fēng)口、鋅蒸餾罐、冷凝管、鋅合金熔化爐、鍍鋅浸漬槽、高爐渣口、鑄鋁模、鑄銅模、連鑄機(jī)模、砂型鑄模、板塊結(jié)晶器、煉鋅攪拌裝置、結(jié)晶器護(hù)板、氧氣管?chē)娮?、轉(zhuǎn)爐吹氧槍、鋼包水口、金屬熔體測(cè)溫頭和石墨電極。
4.6耐磨損涂層
冶金工業(yè)生產(chǎn)中，各種機(jī)械設(shè)備失效的最大因素是磨損問(wèn)題，而熱噴涂的最重要功能是提供耐磨損涂層，為大量的工程磨損進(jìn)行有效的保護(hù)。這類(lèi)涂層的應(yīng)用范圍比其他類(lèi)要廣泛。其磨損機(jī)理復(fù)雜，類(lèi)型較多，加之冶金生產(chǎn)工況不一，因而這類(lèi)涂層的功能與要求也不盡相同，茲分述如下：
4.6.1耐粘著磨損涂層
(1)功能。這些涂層有的容許磨粒嵌入和變形(軟支承表面)；有的則是硬的支承材料(硬支承表面)。
(2)對(duì)耐粘著磨損涂層的要求。這些涂層應(yīng)滿(mǎn)足：1)依軟或硬支承的不同，選用不耐磨的軟質(zhì)材料及耐磨的硬質(zhì)材料；2)對(duì)硬支承來(lái)說(shuō)，涂層要適應(yīng)大載荷和高速度的要求。
(3)推薦的噴涂材料有鋁青銅、磷青銅、巴氏合金、錫(以上是軟支承)；自熔合金與鉑或銅的混合物、高碳鋼、不銹鋼、Co—WC合金、氧化物陶瓷等(以上是硬支承)。
(4)推薦的噴涂方法有燃燒火焰噴涂(線(xiàn)材或粉材)、等離子噴涂。
(5)應(yīng)用實(shí)例包括巴氏合金軸瓦、水壓機(jī)軸套、止推軸瓦、活塞導(dǎo)承、壓氣機(jī)十字滑塊、銅合金襯套、防傷軸承、主齒輪軸頸。
4.6.2耐磨粒磨損涂層磨粒磨損是磨損中的重要形式，當(dāng)考慮到該過(guò)程處于不同溫度(＜538oC為低溫，538～843oC為高溫)時(shí)，則該類(lèi)涂層具有很廣的應(yīng)用面。
(1)功能。耐磨粒磨損涂層能經(jīng)受外來(lái)磨粒的作用，或是發(fā)生于某一硬表面或軟表面之間滑動(dòng)。
(2)對(duì)耐磨粒磨損涂層的要求。這些涂層的硬度要超過(guò)所存磨粒的硬度；對(duì)工作溫度要適應(yīng)，在高溫中要有良好的抗氧化性。
(3)推薦的噴涂材料包括陶瓷、金屬陶瓷、合金和金屬，根據(jù)工況從中選定。
(4)推薦的噴涂方法有等離子噴涂、燃燒火焰噴涂、高速火焰噴涂、爆炸噴涂和電弧噴涂。
(5)應(yīng)用實(shí)例包括礦石輸送系統(tǒng)、貯存設(shè)備、破碎系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、選礦系統(tǒng)、造粒系統(tǒng)、球磨機(jī)、抽風(fēng)機(jī)葉片、拋光夾具,沖壓模、轉(zhuǎn)爐入料口、切斷機(jī)、液壓千斤頂、氧傳感器、鼓風(fēng)爐體、高爐料鐘、泥漿泵活塞桿、拉絲絞盤(pán)、制動(dòng)卷筒、擠壓模、導(dǎo)向桿、泵密封、鍛造工具、破碎輥、熱成型模具、各類(lèi)曲軸、各類(lèi)主軸和傳動(dòng)軸、各種軸套、球磨機(jī)內(nèi)襯、切削刀口、葉輪、機(jī)械密封套、閥座、各類(lèi)齒輪、油壓機(jī)拉桿、葫蘆齒軸、車(chē)床拖板、電機(jī)端蓋、螺桿泵、沖頭、車(chē)床分配軸、混砂機(jī)刮板、磨煤機(jī)錘頭和沖擊板、浮選機(jī)螺旋、磨粉機(jī)襯膽、無(wú)心磨托板、給水泵平衡卷、金剛石工具、冷拔鋼管內(nèi)模、鋼管、芯棒頂頭、制動(dòng)鼓。
4.6.3耐沖蝕涂層
(1)功能。這些涂層能經(jīng)受尖利的硬顆粒引起的磨損，這些顆粒存在于氣體或液體之中，并以一定的速度運(yùn)動(dòng)。
(2)對(duì)耐沖蝕涂層的要求。這些涂層應(yīng)滿(mǎn)足：1)選擇硬涂層，但沖擊角大于45°時(shí)，同時(shí)應(yīng)注意涂層的韌性；2)大多數(shù)涂層應(yīng)進(jìn)行封孔處理；3)涂層能經(jīng)受介質(zhì)的腐蝕性。
(3)推薦的噴涂材料有合金、陶瓷、和金屬陶瓷。
(4)推薦的噴涂方法有等離子噴涂、燃燒火焰噴涂和爆炸噴涂。
(5)應(yīng)用實(shí)例有抽風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)收塵系統(tǒng)、切斷閥桿和閥座。
4.7耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕涂層
冶金工業(yè)，特別是濕法冶金工業(yè)，常碰到介質(zhì)腐蝕給設(shè)備帶來(lái)危害的問(wèn)題，若作業(yè)過(guò)程進(jìn)行在較高溫度中，這一問(wèn)服為突出。選擇高級(jí)材質(zhì)固然減緩這一問(wèn)題，但不經(jīng)濟(jì)。在很多情況下，采用熱噴涂技術(shù)能得到滿(mǎn)意的結(jié)果。
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