对于一个在使用中通常受到机械磨损作用的元件,增加其使用寿命,可以为制造者和使用者节省相当大的费用。例如,在对诸如橡胶、塑料等这类材料进行粉碎,用于再转变成化合物的过程中,如果将冲击粉碎机(例如锤式粉碎机)中用于筛分物料的筛板的使用寿令延长一倍,将会得到重大的效益。 增加工业元件耐磨能力的一种方法是,在元件受磨损的表面喷涂一层氮化钛涂层。已经发现,如果电弧喷涂工艺用于喷涂这样的涂层,并且用高纯度的氮气代替空气作为推进气体,那么,钛线熔融后,钛便在电弧喷涂装置和将要喷涂上一层氮化钛涂层的基体之间氮化,同时只受到微弱的氧化作用。福州氮化钛涂层厂家
为底层钢提供电流保护。比如说,如果由于切割边缘,划痕或严重的涂层损坏这类情况致使底层的钢材暴露出来,在钢材开始腐蚀之前也会是周围的涂层首先被腐蚀。电流保护(也称为阴极保护)是由于锌的电负性比铁/钢更强,当锌涂层被涂覆时,它作为一种牺牲阳极首先被腐蚀,底层的钢成为阴极被保护。这种电流腐蚀将持续到阳极材料(锌涂层)完全被消耗。尤其是在建筑中,涂层难免会被刮伤或损坏,所以电流保护是很重要的。正因如此,在保护钢构件时,锌金属涂层优于铝涂层。虽然锌和铝在电流系列性质方面很接近,但是由铝形成的保护性氧化膜是很难穿透的,不会被腐蚀所消耗,因此不会为受损的钢提供电流保护。另一方面,锌涂层所形成的有效屏障不像铝那样具有保护作用,因此它会优先腐蚀而保护受损或暴露的钢。结论金属涂层将屏蔽作用和电流保护相结合,提供了一种在应用、成本和多功能性方面****的腐蚀防护。它们是保护其他金属如钢铁(技术上是金属合金)免受由于腐蚀而降解的有效方法。这种保护可以将易碎金属用于许多要求不高的应用中,否则这些金属是不适用于这些方面。金属处于不稳定状态会发生腐蚀现象,采用防腐蚀涂层是***、**经济、应用**普遍的方法。
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使用这样技术的缺点是,这样的技术需对元件进行升温。对元件进行升温除去与能量和操作时间相伴随的高花费外,还可能引起元件的尺寸变化和机械性能的损失,使得元件不适于使用,并且/或在表面处理后,还需要一个进一步的热处理工序,以及一个随后进行的清理工序。 电镀,通常用于产生硬的铬或镍镀层。它涉及将欲电镀的元件清理到很高的洁净程度,并需使用有毒的溶液。而这样的溶液当以保证环境安全的方式处理时,需花费很高的费用。
该效应十分有利于变形粒子与基体表面形成微区冶金结合,从而提高粘结合底层与基体之间的结合强度。(2)具有抗氧化耐腐蚀能力。特别是作为陶瓷涂层的粘结底层,当在高温下工作时,环境中的氧气和腐蚀介质能够通过陶瓷涂层的孔隙侵入到粘结底层,这就要求粘结底层在高温下能形成致密的氧化物保护膜,以保护基体金属不被氧化和环境介质的腐蚀。(3)涂层表面具有合适的粗糙度,它不仅能为喷涂工作层提供良好的粗化表面,有利于提高工作层与粘结底层之间的结合强度,而且对工作层表面的粗糙度也有直接影响。(4)具有合适的热物理性能,特别是热膨胀系数、热导率等,比较好介于基体材料和工作层之间,以减小两者之间的热膨胀不匹配性,降低涂层内的热应力和体积应力,有利于提高涂层的使用寿命。鉴于粘结底层的重要性,在进行涂层设计时,应综合考虑基材热物理特性和具体工况条件谨慎选择。2.粘结底层材料选择方法在进行涂层设计时,针对粘结底层的选择,主要考虑以下两方面因素的影响。(1)粘结底层与基体材料的相容性。当基材为普通碳钢、合金钢、不锈钢、镍铬合金、铝、镁、钛、铌等材料时,可选用具有“自粘结”效应的喷涂粉末作为粘结底层材料,涂层十分致密,孔隙率低。
但该工艺也存在运行成倍较高、对基体输入热量较大、不能喷涂氧化物陶瓷(注:个别系统能够喷涂Al2O3、Al2O3-TiO2等低熔点陶瓷,如HV2000超音速火焰喷涂)等缺点。因此,在选择热喷涂工艺时,应针对具体需求进行具体分析,下文分别从涂层性能、喷涂材料类型、涂层经济性及现场施工等四个方面进行了分析。1.以涂层性能为出发点进行选择时,一般考虑如下几点:(1)涂层性能要求不高,使用环境无特殊要求,且喷涂材料熔点低于2500℃,可选择设备简单、成本较低的氧乙炔火焰喷涂工艺。如一般工件尺寸修复和常规表面防护等。(2)涂层性能要求较高、工况条件较恶劣的贵重或关键零部件,可选用等离子喷涂工艺。相对于氧乙炔火焰喷涂来讲,等离子喷涂的焰流温度高,熔化充分,具有非氧化性,涂层结合强度高,孔隙率低。(3)涂层要求具有高结合强度、极低孔隙率时,对金属或金属陶瓷涂层,可选用高速火焰(HVOF)喷涂工艺;对氧化物陶瓷涂层,可选用高速等离子喷涂工艺(如PlazJet等离子喷涂)。如果喷涂易氧化的金属或金属陶瓷,则必须选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺,如Ti、B4C等涂层。2.以喷涂材料类型为出发点进行选择时,基本原则如下:(1)喷涂金属或合金材料。
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从而避免塑料基体产生局部过热或焦化,对提高粘结底层与基体的结合强度有利。当基材为石墨基体时,为防止石墨和钨在高温下发生反应生成碳化钨,引起石墨脆化,可喷涂钽作为粘结底层。此外,钽涂层与钢基体之间也能形成自粘结结合。值得注意的是,在热喷涂技术中,钼(Mo)也被作为一种具有自粘结效应的粘结底层来***使用。这是因为Mo在400℃下,会迅速发生氧化,生成具有挥发性的MoO3,产生急剧升华,裸露出的钼的熔滴对大多数金属及其合金的干净平滑表面有极好的润湿铺展性能,从而形成自粘结效应。除金属外,它还能够粘结在陶瓷、玻璃等非金属表面,但在铜及铜合金、镀铬表面、氮化表面和硅铁表面等除外。此外,具有优异的抗高温氧化性能和耐蚀性能的确NiCr合金,虽然不具有自粘结效应,但也是***使用的一种粘结底层材料。(2)粘结底层与工况条件。作为整个涂层的一部分,粘结底层的选用也必须满足工况使用要求。由于应用涉及的工况环境很多,也很复杂,下面*从工作温度和腐蚀环境两个方面进行阐述。1)工作温度。每一种粘结底层材料都有其适宜的工作温度范围,热喷涂技术中常用粘结底层材料的特性及比较高使用温度如表所示。
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