耐高温、耐磨材料

我公司钢锭加热炉炉温1250℃，用于支承钢锭的炉筋管上焊上一层Cr25Ni不锈钢材料，使用寿命都不长，炉筋管又带走大量的热量，有没有一种新的材料替代。望大侠帮助指导。

喷涂或许可以

能否考虑用耐热铸钢(使用温度达1200度以上)制作。

用310S不锈钢不锈钢最好，耐温可达1300度以上，我们用的退火炉也是用310S做的，但温度低一级，只有1100度，我们的炉子长期用五年都没什么问题。

用热喷涂喷涂一些氧化物或高温复合材料,具体要看你的工况.

要具体情况具体分析

　　爆炸喷涂技术的实质是利用脉冲式气体爆炸的能量将被喷涂的粉末材料加热加速轰击到工作表面后形成坚固涂层。此技术是美国联合碳化物公司林德公司(UnionCarbideCorp.LideDivi-sion)在上世纪50年代发明的专利技术,当时简称为D—GUN。但美国联合碳化物公司从不对外出售该技术和设备,也不公开发表相关的论文,只是在其服务公司内为用户进行喷涂加工。该公司至今已在世界各地设立了10多处服务厂,主要是进行航空发动机的修复。前苏联的乌克兰科学院材料研究所和焊接研究所在上世纪60年代也开始从事爆炸喷涂技术的研究工作,并开发了一系列爆炸喷涂设备,并最后定型为“第聂泊”型和“捷米顿”型两类设备。前苏联解体后,乌克兰开始向外界转让该技术和设备。
　　我国使用的爆炸喷涂设备主要有三种:其一,北京621所自行研制的一台爆炸喷涂装置。由于开发研制早(上世纪80年代初),存在一些不足之处;其二,直接按乌克兰图纸在国内制作的设备2台;其三,我国引进乌克兰技术做了一些进一步改进的国产设备,主要是第聂泊—3型和捷米顿型两种,已有10余台。
　　第聂泊—3型采用步进缸取代美国联合碳化物公司喷枪的多凸轮多阀门体系,简化了喷枪结构,减小了尺寸,提高了工作的可靠性和稳定性。这一改进已在美国等七个发达国家获得了专利权。第聂泊—3型设备采用C2H2做燃气,氮气或压缩空气做送粉气和清扫气,可喷涂金属,陶瓷等粉末。捷米顿型是第聂泊—3型的简化,用液化石油气、天然气作燃气,价格较便宜,维护较方便,但涂层质量不如第聂泊—3型,且不能喷涂钴质量分数高的金属陶瓷。
1 爆炸喷涂原理
　　喷涂时,先将一定比例的氧气和C2H2由供气口送入水冷喷枪的燃爆室,然后由送粉气将喷涂粉末送入燃爆室,经火花塞点火,氧气和C2H2混合气发生爆炸式燃烧,其热能加热喷涂粉末到一定状态,而爆炸冲击波则把喷涂粉末粒子高速喷向工件表面形成涂层。接着向燃爆室内送入清扫气,为下次爆喷准备,如此循环反复进行。
　　氧气和C2H2混合气体的自由燃烧温度为3100℃,但其爆炸式燃烧温度可达4200℃或更高,因而喷涂粉末粒子的温度可达3500℃以上;而其爆炸波传播速度可达3000m/s,从而将喷涂粉末粒子的喷出速度提高到700～820m/s,最高可达1500m/s。每次爆喷可产生一个直径约25mm、厚约数微米的圆形涂层斑,整个涂层即是由这样一些小圆形涂层斑有序地相互错落重叠而成。喷涂不同材料、不同粒度的粉末使用不同的爆炸频率,最快可达10次/s。
2 爆炸喷涂的特点
　　爆炸喷涂最大的特点就是以突然爆发的热能加热熔化喷涂材料,并利用爆炸冲击波产生的高压把喷涂粉末材料高速喷射到工件基本表面形成涂层。其主要优点如下:
　　（1）爆炸喷涂涂层的结合强度高。由于喷涂粉末被加热的温度高,且粉末以超音速飞行,与工件表面碰撞时所具有的动能大,因此形成的涂层的结合强度高。喷涂陶瓷粉末时,涂层的结合强度可达70MPa,喷涂金属陶瓷粉末时,涂层结合强度可达175MPa。有资料报导,爆炸喷涂涂层的结合强度曾达到过240MPa的高度。
　　（2）涂层致密,孔隙率低,一般小于1%。
　　（3）涂层的耐磨性高。由于喷涂时,粉末颗粒撞击到工件表面后受到急冷,在涂层中可以形成超细组织,因此耐磨性较高。
　　（4）涂层的硬度高。如YG12硬质合金涂层的硬度达HV1300,而一般O2—C2H2火焰涂层却只能达HV800,等离子涂层只能达HV1100。
　　（5）爆炸喷涂涂层的粗糙度低,可低于Ra1.6μm,经磨削加工可达Ra0.025μm。
　　（6）工件的热损伤小。爆炸喷涂是脉冲式的,工件每次受热气流冲击的时间短,只有几毫秒,再加上O2—C2H2焰流的温度只3000℃左右,而不是等离子焰流的上万度,以及清扫气又可在一定程度上对工件表面起冷却作用。因此爆炸喷涂时,工件表面的温升可控制在100℃以下,工件不会发生相变及形变。
　　（7）在喷涂碳化物或碳化物基粉末材料时,这些材料中的碳化物不会像一般O2—C2H2火焰喷涂、等离子喷涂时那样发生分解、脱碳现象,从而保证涂层成分的可控制性和涂层性能。
爆炸喷涂的缺点为:
　　（1）效率低。爆炸频率低,不超过10次/s,而每次喷涂的涂层厚度仅4～6μm,面积仅ф25mm一个圆域。
　　（2）爆炸喷涂时噪音强烈,达到或超过150dB。
　　（3）爆炸喷涂时会产生极细的尘粒,因此需专用的防尘室等措施。
　　（4）形状复杂的工件表面和小内径内腔表面和长内腔内表面无法喷涂。爆炸喷涂涂层与等离子涂层的性能对比见附表（略）。
　　对于技术先进性低于等离子喷涂的电弧喷涂及一般氧乙炔火焰喷涂,爆炸喷涂层的性能在各个指标上的优胜性就更显巨大了。
3 爆炸喷涂的应用
　　爆炸喷涂由于其涂层结合强度高、硬度高、耐磨性好、以及工件的热影响小,故一出现,就广泛应用到飞行器零部件的喷涂上,如高低压压气机叶片、涡轮叶片、轮壳封严槽、齿轮轴、火焰筒外壁、衬套副翼、襟翼滑轨、制动装置等,仅JT3D发动机上采用爆炸喷涂涂层的零件就有80多件。
　　近年来爆炸喷涂在钢铁、能源、汽车、卷烟机械、纺织机械等行业中的应用也越来越广泛,主要用于制备涂层质量要求高的工件。例如目前各种机械密封件、轴类、辊类、柱棒类等表面的耐磨强化,切纸刀片、导卫板等表面的耐磨强化,烟气轮机叶片、风机叶轮、汽轮机叶片等表面的耐磨耐冲蚀耐腐蚀强化,过丝轮、导流板、拉丝机滚筒等纺织机械零件表面的耐磨减摩强化等,均大量采用爆炸喷涂技术来制备预保护涂层。
4 国外烟气轮机叶片涂层的发展趋势
　　国外烟气轮机叶片,轮盘等过流部件表面,在上世纪70年代以前,广泛采用的是等离子喷涂的X—40涂层。随着烟机运行参数的不断提高,X—40涂层日渐显得不堪胜任。爆炸喷涂技术的出现,恰为解决此问题提供了可能。经过近30年的探索,目前国外烟气轮机叶片、涡轮盘等部件逐渐采用爆炸喷涂技术生产的金属陶瓷涂层代替原来的X—40涂层(金属涂层)。如美国ELLIOTT公司生产的10000kW烟气轮机的叶片的涂层便是由联合碳化物公司采用爆炸喷涂技术喷涂的金属陶瓷涂层(LC—IC涂层),其性能指标如下:
硬度HV0.3　　　　 775
硬度HRC　　 63
结合强度　　　　　　≥68.9Mpa
金相表观孔隙率　　　≤1%
最高工作温度　　　　760℃
5 结　语
　　表面热喷涂作为先进复合材料的制造技术,近几年来日益受到专家们的认可和亲睐,获得了长足的发展。爆炸喷涂技术的推广应用,极大地提高了热喷涂涂层的质量,尤其是在其涂层与基体的结合强度,涂层硬度和涂层表观孔隙率方面达到了常规热喷涂技术无法企及的程度,它使复合材料的综合性能达到了一个新的高度。

表面处理一下应该可以满足要求的哦

等离子喷涂：包括大气等离子喷涂，保护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂

等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。

<1>等离子的形成（以N2为例）：
0°k时，N2分子的两个原子程哑铃形，仅在x,y,z方向上平动；

大于10°k时，开始旋转运动；

大于10000°k时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生离解变为单原子：

                     N2＋Ud——>N＋N       其中  Ud为离解能

温度再升高，原子会发生电离:  N＋Ui——>N＋＋e     其中  Ui为电离能

气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，这种状态就叫等离子体。

等离子体可分为三大类：①高温高压等离子体，电离度100％，温度可达几亿度，用于核聚变的研究；②低温低压等离子体，电离度不足1％，温度仅为50～250度；③高温低压等离子体，约有1％以上的气体被电离，具有几万度的温度。离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的正是这类等离子体。
图5－8 等离子体发生过程示意图<2>喷涂原理：

等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧项比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧稳定性好等特点。

按接电方法不同，等离子弧有三种形式：

①非转移弧：指在阴极和喷嘴之间所产生的等离子弧。这种情况正极接在喷嘴上，工件不带电，在阴极和喷嘴的内壁之间产生电弧，工作气体通过阴极和喷嘴之间的电弧而被加热，造成全部或部分电离，然后由喷嘴喷出形成等离子火焰(或叫等离子射流)。

等粒子喷涂采用的就是这类等离子弧。

②转移弧：电弧离开喷枪转移到被加工零件上的等离子弧。这种情况喷嘴不接电源，工件接正极，电弧飞越喷枪的阴极和阳极（工件）之间，工作气体围绕着电弧送入，然后从喷嘴喷出。

等离子切割，等离子弧焊接，等离子弧冶炼使用的是这类等离子弧。

③联合弧:非转移弧引燃转移弧并加热金属粉末，转移弧加热工件使其表面产生熔池。这种情况喷嘴，工件均接在正极。

等离子喷焊采用这种等离子弧。

等离子喷涂原理


等离子焰流温度分布

进行等粒子喷涂时，首先在阴极和阳极（喷嘴）之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工作气体加热电离成高温等离子体，并从喷嘴喷出，形成等离子焰，等离子焰的温度很高，其中心温度可达30000°k，喷嘴出口的温度可达15000～20000°k。焰流速度在喷嘴出口处

可达1000～2000m/s，但迅衰减。粉末由送

粉气送入火焰中被熔化，并由焰流加速得到高于150m/s的速度，喷射到基体材料上形成膜。

<3>等离子喷涂设备：等离子喷涂设备主要包括：

①喷枪：实际上是一个非转移弧等离子发生器，是最关键的部件，其上集中了整个系统的电，气，粉，水等。

②电源：用以供给喷枪直流电。通常为全波硅整流装置。

③送粉器：用来贮存喷涂粉末并按工艺要求向喷枪输送粉末的装置。

④热交换器：主要用以使喷枪获得有效的冷却，达到使喷嘴延寿的目的。

⑤供气系统：包括工作气和送粉气的供给系统。

⑥控制框：用于对水，电、气、粉的调节和控制。

<4>等离子喷涂工艺：

在等离子喷涂过程中，影响涂层质量的工艺参数很多，主要有：

①等离子气体：气体的选择原则主要根据是可用性和经济性，N2气便宜，且离子焰热焓高，传热快，利于粉末的加热和熔化，但对于易发生氮化反应的粉末或基体则不可采用。Ar气电离电位较低，等离子弧稳定且易于引燃，弧焰较短，适于小件或薄件的喷涂，此外Ar气还有很好的保护作用，但Ar气的热焓低，价格昂贵。

气体流量大小直接影响等离子焰流的热焓和流速，从而影响喷涂效率，涂层气孔率和结合力等。流量过高，则气体会从等离子射流中带走有用的热，并使喷涂粒子的速度升高，减少了喷涂粒子在等离子火焰中的“滞留”时间，导致粒子达不到变形所必要的半熔化或塑性状态，结果是涂层粘接强度、密度和硬度都较差，沉积速率也会显著降低；相反，则会使电弧电压值不适当，并大大降低喷射粒子的速度。极端情况下，会引起喷涂材料过热，造成喷涂材料过度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在喷嘴或粉末喷口聚集，然后以较大球状沉积到涂层中，形成大的空穴。

②电弧的功率：

电弧功率太高，电弧温度升高，更多的气体将转变成为等离子体，在大功率、低工作气体流量的情况下，几乎全部工作气体都转变为活性等粒子流，等粒子火焰温度也很高，这可能使一些喷涂材料气化并引起涂层成分改变，喷涂材料的蒸汽在基体与涂层之间或涂层的叠层之间凝聚引起粘接不良。此外还可能使喷嘴和电极烧蚀。

而电弧功率太低，则得到部分离子气体和温度较低的等离子火焰，又会引起粒子加热不足，涂层的粘结强度，硬度和沉积效率较低。

③供粉

供粉速度必须与输入功率相适应，过大，会出现生粉（未熔化），导致喷涂效率降低；过低，粉末氧化严重，并造成基体过热。

送料位置也会影响涂层结构和喷涂效率，一般来说，粉末必须送至焰心才能使粉末获得最好的加热和最高的速度。

④喷涂距离和喷涂角

喷枪到工件的距离影响喷涂粒子和基体撞击时的速度和温度，涂层的特征和喷涂材料对喷涂距离很敏感。

喷涂距离过大，粉粒的温度和速度均将下降，结合力、气孔、喷涂效率都会明显下降；过小，会使基体温升过高，基体和涂层氧化，影响涂层的结合。在机体温升允许的情况下，喷距适当小些为好。

喷涂角：指的是焰流轴线与被喷涂工件表面之间的角度。该角小于45度时，由于“阴影效应”的影响，涂层结构会恶化形成空穴，导致涂层疏松。

⑤喷枪与工件的相对运动速度

喷枪的移动速度应保证涂层平坦，不出线喷涂脊背的痕迹。也就是说，每个行程的宽度之间应充分搭叠，在满足上述要求前提下，喷涂操作时，一般采用较高的喷枪移动速度，这样可防止产生局部热点和表面氧化。

⑥基体温度控制

较理想的喷涂工件是在喷涂前把工件预热到喷涂过程要达到的温度，然后在喷涂过程中对工件采用喷气冷却的措施，使其保持原来的温度。

近几年来，在等离子喷涂的基础上又发展了几种新的等离子喷涂技术，如：

3.真空等离子喷涂（又叫低压等离子喷涂）

真空等离子喷涂是在气氛可控的，4～40Kpa的密封室内进行喷涂的技术。

因为工作气体等离子化后，是在低压气氛中边膨胀体积边喷出的，所以喷流速度是超音速的，而且非常适合于对氧化高度敏感的材料。

4.水稳等离子喷涂

前面说的等离子喷涂的工作介质都是气体，而这种方法的工作介质不是气而是水，它是一种高功率或高速等离子喷涂的方法，其工作原理是：

喷枪内通入高压水流，并在枪筒内壁形成涡流，这时，在枪体后部的阴极和枪体前部的旋转阳极间产生直流电弧，使枪筒内壁表面的一部分蒸发、分解，变成等离子态，产生连续的等离子弧。由于旋转涡流水的聚束作用，其能量密度提高，燃烧稳定，因此，可喷涂高熔点材料，特别是氧化物陶瓷，喷涂效率非常高。

5.3.4电热法

<1>电爆喷涂：在线材两端通以瞬间大电流，使线材熔化并发生爆炸。此法专用来喷涂气缸等内表面。

<2>感应加热喷涂：采用高频涡流把线材加热，然后用高压气体雾化并加速的喷涂方法。

<3>电容放电加热：利用电容放电把线材加热，然后用高压气体雾化并加速的喷涂方法。
(图略)

是有点，不过还好，已经在工业上用的很广泛的，而且相关的数据库，工艺都比较完善了！ [s:11]