氧乙炔喷焊粉(自熔性合金粉)系列
机械设备维修中喷涂和喷焊技术的应用解析
机械设备维修中喷涂和喷焊技术的应用解析摘要：机械设备作为企业公司的固定资产，对于企业的生产经营活动是不可缺失的。
在长期的运作使用中，会不可避免的出现磨损和故障，而大多数的机械故障产生的原因是由于表面材料的磨损严重造成的，轻易的报废会造成很大的损失。
运用喷涂和喷焊技术可以对这些问题进行有效的修复，提高使用率，文章主要对喷涂喷焊技术在机械设备维修中的应用进行了分析思考。
关键词：机械设备维修；喷涂喷焊；应用社会经济的发展带动工业化进程加快，资源的利用变得日益紧张和缺乏，原材料的购置成本也逐渐上升，这给很多的企业发展形成了一定的发展阻碍。
大多数企业在面对机械设备维修工作时，由于资金的欠缺和生产经营活动的瞬间变化性，使得对于很多的破损机械部件采取舍弃方法，不重视进一步的维修。
当前我国的喷涂喷焊技术已取得了较为广泛的应用，在机械设备的维修方面有很好的应用成效，对提高资源的利用率，延长设备的使用期限很重要的促进作用，因此，值得广大企业积极的采用实施。
1.喷涂技术分析1.1喷涂技术的特点喷涂技术是一种通过在一定热源的基础上对喷涂对象或者是喷涂材料进行加热处理和改变的表面层处理技术。
喷涂技术和其他的表面处理技术相比，像对来说具有很多的优势特点：（1）易操作性。
这种技术在操作掌握上较为简单，具有简单易懂的特点，工人可以很快的掌握运用，最重要的是这项技术的成本费用低，不会对总成本管理造成很大的困扰，经济性较好。
（2）应用的范围比较广。
随着经济的发展，工业技术的推广和应用已得到了普遍实施，在很多的领域像：陶瓷、金属丝材、高分子材料等都有很好的应用。
（3）生产效率较高。
因为这项技术对材料设备的要求性不是很高，因此，在实际的机械设备维修中，特别是在一些中小型的零部件维修工作中，对表面的涂层厚度可以很好的把握，可以灵活应对各种紧急情况的发生。
（4）除上述所讲的特点之外，这项技术还具有方法多样、耐高温、有很好的抗腐蚀性和抗氧化性等特性。
热喷涂技术介绍
热喷涂技术适用范围无论是机械零件还是金属构件，最突出的问题就是表面磨损或腐蚀或者两者皆之。
这里简要介绍一下美国METCO公司的涂层应用指南１、耐磨损——热喷涂技术在高温和低温下最大的应用领域。
这类涂层具体分为以下几种：（1）耐粘着磨损或划伤——两个表面相对滑动，碎屑从一个表面粘到另一个表面时，发生粘着磨损或划伤。
专用典型涂层为钴基碳化钨、镍铬/碳化铬涂层。
（2）耐磨粒磨损——当较硬表面在较软表面上滑动，而且两表面之间存在磨损时，发生磨粒磨损。
当纤维和丝线在表面高速通过时，也发生磨粒磨损。
专有典型涂层为钴基镍铬合金、自熔合金混合钼、氧化铬涂层。
（3）耐微振磨损——重复加载和卸载产生周期应力导致表面开裂和大面积脱落。
专用典型涂层为氧化铝/二氧化钛涂层。
（4）耐气蚀磨损——液体流动在表面产生机械冲击。
专用典型涂层为铝青铜涂层。
（5）耐冲蚀磨损——气体或液体携带粒子高速冲击表面时，发生冲蚀磨损。
专用典型涂层为氧化铝/二氧化钛、氧化铝涂层。
２、耐高温抗氧化——这类涂层抗化学或物理分解，改善零件的高温性能。
这类涂层分为以下几种：（1）热障涂层——在零件和高温环境之间充当热屏障。
典型涂层为用氧化钇做稳定化处理的氧化锆涂层。
（2）抗高温氧化涂层——保护基体抗高温氧化。
典型涂层为镍/铬涂层。
（3）耐热腐蚀涂层——保护暴露在热腐蚀性气体中的基体。
典型涂层为镍/铬涂层。
3、防腐蚀涂层——选择这类涂层比较复杂，因为零件在服役状态，环境温度和各种介质对涂层材料都有一定的要求，一般采用钴基合金、镍基合金和氧化物陶瓷等作为涂层材料，通过提高涂层的致密性，堵住腐蚀介质的渗透；合理选择涂层材料与零件基材的氧化/还原电位，防止电化学腐蚀，涂敷抑制腐蚀的封孔剂。
4、导电涂层或绝缘涂层——这类涂层又分为以下几种：（1）导电涂层——专用典型涂层为铜涂层。
（2）绝缘涂层——专用典型涂层为氧化铝涂层。
（3）屏蔽涂层——抗电磁干扰（EMI）或高频干扰（RFI）专用典型涂层为铜涂层。
氧乙炔火焰喷焊工艺简介
注意：自容合金粉末中 B、Si 元素含量的变化，对粉末性能有明显影响，实 验结果表明在喷焊过程中，对涂层进行多次重熔后，将引起焊层中 B、Si、C 等
1 气雾化工艺生产，为氧乙炔火焰喷焊工艺特别定制;
2 NiCrBSi 系自熔合金，氧含量低，自熔性好，镜面清晰，焊层光滑;
3 粉末纯度高，无任何杂质，组织致密、均匀，无气孔、夹渣、疏松、裂纹等
缺陷，晶粒度小、硬度高，从而保证合金耐磨、耐腐蚀性较市场常用品牌高
30%-100%；
4 粉末球形性好，送粉通畅、稳定;
铸 宇 牌镍基 合金粉 末主要 包含 Ni-B-Si 、 Ni-Cr-B-Si、Ni-Cr-B-Si-P 、 Ni-Cr-B-Si-Cu-Mo、Ni-Cr-B-Si-W、Ni-WC 等系列，它不但具有优良的耐腐蚀、 抗氧化性能，而且在 500℃以下具有优异的耐低应力磨粒磨损和粘着磨损性能 等。该粉末应用工艺广泛，主要有氧乙炔火焰喷焊、超音速火焰喷涂（HVOF 或 HAVF）、等离子对焊、等离子喷涂、激光溶覆、感应重熔、离心浇铸、3D 打印和 粉末冶金。主要应用在闸板、球阀球面、阀座、柱塞、螺杆、机筒、玻璃模具、 层流辊道、拉丝滚筒、拉丝塔轮、抽油杆、风机叶片、螺旋输送器、金刚石工具 等工件。
化 学 成 分 (重量%)
C
Cr
B
Ni
Si
Fe
范ห้องสมุดไป่ตู้围 最小 Min 0.60 14.00 2.50
氧乙炔焰喷焊(镍基)合金粉末通用工艺规程
氧乙炔焰喷焊（镍基）合金粉末通用工艺规程编号：版本：编制：审核：批准：四川精控阀门制造有限公司1、目的合金粉末喷焊技术是金属表面强化的新技术之一，氧乙炔焰喷焊是利用氧乙炔焰所产生的热能，通过特制喷枪将合金粉末加热到熔融状态，高速地喷敷到经清洁粗糙化的工件表面上，使其形成一致密的金属合金焊层，达到表面强化之目的。
为了正确指导喷焊技术的实施，有效地控制喷焊质量，本工艺规程规定了氧乙炔焰喷焊（镍基粉末）工艺的粉末选择，基材要求，操作规范以及缺陷预防措施等。
2、适用范围本工艺规程适用于采油（气）井口装置中闸板、阀座的镍基喷焊，其它零件的喷焊可参照进行。
3、喷焊操作人员要求旋焊人员应有相应的焊接技术水平合格证书，并应遵守焊接工艺规程中确定的各种焊接参数，达到焊接工艺规程的要求。
4、合金粉末喷焊用合金粉末一般称为“自熔性合金粉末”。
4.1、镍基粉末选用原则：根据零件技术要求的硬度值来选择粉末。
4.2、粉末化学成份4.3、粉末的主要性能4.4、喷焊层性能A-优B－良5、粉末质量检查为保证喷焊质量，每批粉末在批量喷焊前应作好《质量跟踪表》的填写；并应作试件喷焊检查，试件合格后方可批量喷焊，试件按下表进行：6、喷焊工具及设备6.1、喷枪喷枪选用一般应根据工件喷涂面积大小、几何形状和合金粉末熔点以及喷焊工艺与方法选择。
一般采用中压射吸式喷枪。
根据井口装置中喷焊零件，喷焊阀座时，采用型号SPH-2/h；喷焊闸板时，选用型号为SPH-4/h。
6.2、设备及其它装置喷焊需要设备及装置有：氧气瓶、乙炔瓶以及减压器、流量计、过滤器、安全装置、可转单台、电动砂轮、粉末恒温干燥箱、箱形电阻炉以及无油污的钢丝刷、毛刷、刀等工具。
7、工作环境喷焊应在清洁明亮的场地进行。
施焊时空气干燥，温度不大。
8、火焰要求喷焊时在工件预热喷敷合金粉末过程中均须采用中性焰或微碳化焰，禁止使用氧化焰和碳化焰，同时应控制好火焰强度。
9、基体要求喷焊的阀座、闸板均应为锻件，基体锻后经调质处理，调质硬度如下：10、操作规程喷焊工艺流程一般为：焊前准备→工件表面预热处理→工件预热→喷敷底粉→重熔底粉工件加热升温→喷敷合金粉末→重熔→工件冷却→机加工10.1、焊前准备10.1.1、了解零件基本材料，以确定喷焊工艺参数。
氧乙炔焰粉末喷涂工艺
组成 。两用枪有单独送粉通道， 可送粉 、 重熔 。
６ 超音速火焰 喷涂 的应用
由于火焰喷涂 、 等离子喷涂的防护效果不是很
理想 ， 尝试使 用 超 音 速 火 焰 喷 涂 。超 音 速 火焰 的 现
（） ７ 涂层结合机理。熔融状 态的离子以高速撞 击到基体的表面突 出点 ， 离子变形冷凝 与凸点机械
作者简介 ： 孙驱云（ ９ ８ ， ， １６ 一） 女 河南三『 峡人 ， Ｊ 三门峡新华水 工机械有限责任公 司工程师 ， 从事焊接工 艺方 的研究 。
维普资讯
・
４ ８・
水利 电力机械
２０ ０ ６年 ２月
（） ４ 预热。其 目的是去除表面冷凝物 ， 预膨胀 ， 改善和提高微扩散条件 。预热温度过 低涂层 易脱
过 渡层 厚度 为 ０ １— ．５ｍ 总层 厚 １ ． ０ １ ｍ， ｍｍ。
（） ３ 送粉仰 角 ４ 。一 ０ ， 熔仰 角 ６ 。 ７ 。 ５ ９ 。重 ０ ～ ５。
（） ４ 送粉气体流量 １ — ０ Ｌ ｈ流量越大， ０ ２０ ／ ， ０ 加热不
（） ５ 送粉距 离 １０ ３０ｍ 送 粉距离 过近 。 ０ ０ ｍ， （） ６ 重熔 温 度 １ ０ ０～ｌ ０ 重 熔 距 离 ｌ ０ ０ｏ ２ Ｃ， ０～ ２ ０ｍｍ， 火焰能 率 为 白亮 的 中性焰 ， 熔枪 为 １ 重 ３喷 口
善 的地 方 。
２ 工 艺 流 程
热喷涂(焊)技术在设备维修中的应用
简单
简单
少
较复杂
较少
复 杂
多
零件表 面 ， 以达到延长 易磨 损零件使用寿命 ， 可 降低 维
修费用 ， 减少设备停机时 间及提高生产效率的 目的。 设备在使 用过程中 ，由于零件表面磨损 和腐 蚀而 引起 的早期失效及报废所造 成的材料损失是 十分惊 人 的。据有关部 门不完全统计 ， 我国每年 因零部件磨损所 造成 的损失达 ４ ０ ０ 亿元 ，因腐蚀 而造成的损失也将 近 ２０ ０ 亿元 。因此 ， 复因表面磨损 和腐蚀而造 成失效 的 修 零部件成为设备维修 工作中遇到最多 的问题 。要恢 复 失效零件 的表面性能 ， 到经 济有效 的维修 ， 做 首先应 分 析其失效的原 因， 明确失效 的类 型 ， 从而达到合理选择 材料 ， 运用正确修复方法的 目的。
表 １ 设 备 维 修 中 常用 的 热 喷涂 、 喷 焊技 术 的 主 要特 点 热
氧乙 炔火熔喷 氧乙 涂 炔火熔喷 焊 金属电弧 喷涂 等 离子喷 涂
广泛的应用 ， 并取得了显著 的经济效益 。在设备维修过 程 中， 应用热喷涂（ ） 焊 技术修复某些严重磨损或腐蚀的
设 备
投 资 喷 涂材料 表面 预处理 工 件表面温 度 涂 层厚度／ｍ ｍ 结 合强度／Ｐ Ｍａ 涂 ｃ 层孑隙度／ ％
重熔处理 ， 涂层 致密化 的一种方法 。因此 ， 使 采用这两 喷涂 层与喷焊层。
热喷涂技术按所采 用的热源类型不 同主要 分为氧 乙炔火焰喷涂 、 金属 电弧喷涂和等离子喷涂 ； 喷焊则 热 有氧 乙炔火焰 喷焊及 相应的加热重熔技术 ，如炉内生
第３卷 ６
第 ｌ 期 ０
林 业 机 械 与 木 工 设 备
Ｆ Ｒ Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｅ Ｙ ＆ ＷＯ Ｄ Ｒ Ｉ Ｇ Ｅ Ｕ Ｐ Ｅ Ｔ Ｏ Ｅ Ｔ Ｙ ＭＡ Ｈ Ｎ Ｒ Ｏ ＷＯ ＫＮ Ｑ ＩＭ Ｎ
热喷涂应用简介 (2)
热喷涂应用简介热喷涂是一种表面加强技术,是表面工程技术的重要构成部分，向来是我国要点推行的新技术项目，跟着科技发展，热喷涂技术当前在国内已获得了比较宽泛的推行应用，最近几年来发展的趋向和特点是：(1) 大面积长效防备技术获得了宽泛应用，关于长久裸露在户外大气的钢铁构造件，采纳喷涂铅、锌及其合金涂层取代传统的刷油漆方法，推行阴极保护进行长效大气防腐，最近几年来获得快速发展。
如电视铁塔、桥梁、公路设备、水闸门、微波塔、高压输电铁塔、地下电缆支架、航标浮鼓、竖井井筒等大型工程都采纳了喷涂铅、锌及其合金方法进行防腐。
当前国内有几十个专业喷涂厂从事这方面工作，喷涂面积每年达几百万平方米以上。
这项技术不单在国内大批推行应用，并且在援外工程中也获得了较好的推行应用。
(2)采纳热喷涂技术修复与加强大型要点设备及入口零零件国产化，最近几年来这方面已有很多成功应用实例。
如：一米七轧机、高速风机转子、大型挤压机栓塞、大型齿轮、电极挤压成型喷、大功率汽车曲轴等，这些工作的进行，一是解决了生产急需；二是节俭了大批外汇。
(3)超音速火焰喷涂技术的应用跟着我国热喷涂技术的发展与提高，对喷涂层质量要求也愈来愈高。
最近几年来美国等国家发展起来的高速燃气（ HVOF ）法是制备高质量涂层的一种新的工艺方法。
因为超音速火焰喷涂方法拥有好多长处，当前国内已先后从外国引进了近十台设备，在各工业部门发挥侧重要作用。
(4) 气体爆燃式喷涂技术进一步获得了应用，该项喷涂技术因为粒子飞翔速度可达800M /S 以上，涂层与基体联合强度可达100MPa 以上，孔隙率＜ 1 ％，在某些领域里应用，优于其余喷涂方法。
当前国内已安装10 台以上。
(5) 氧乙炔火焰塑料粉末喷涂技术发展快速如前所述，国内最近几年来已有多家生产制造氧乙炔火焰塑料粉末喷涂设备，采纳该项工艺技术，已在化工储藏、管道、陶瓷行业、沪泥机板框、印染行业的导布辊、煤炭行业带式运输机铸件（铸铁）托轮、石油行业注塑设备，以及表面装潢。
堆焊技术简介
3.1.3焊条直径和焊接电流
为提高生产效率，总希望采用较大直径的焊条和焊接电流。但是由于堆焊层厚度和堆焊
质量的限制，必须把焊条直径和焊接电流控制在一定范围内。
堆焊焊条的直径主要取决于工件的尺寸和堆焊层的厚度。
堆焊层厚度/ mm
<1.5
<5
≥5
焊条直径/mm
堆焊层数 堆焊电流/A
3.2
1 80～100
堆焊后的缓冷一般可在石棉灰坑中进行，也可适当补充加热，使其缓慢冷却。
3.1.6手工电弧堆焊总结
优点：设备简单、激活灵动、成本低，能获得几乎所有的堆焊合金成分。
缺点：生产效率低、稀释率较高、不易获得薄而均匀的堆焊层、劳动条件较差。
关键：防止零件变形，防止热影响区裂纹
3.2 埋弧自动堆焊
焊丝与焊件之间燃烧的电弧使 埋在颗粒状焊剂下面的电弧热将焊 丝端部及电弧直接作用的母材和焊 剂熔化并使部分蒸发，金属和焊剂 所蒸发的气体在电弧周围形成一个 封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。
2.2.6钴基堆焊合金 钴基堆焊合金又称司太立（ Stellite）合金，以Co为主要成分，加 入Cr、W、C等元素。
主要成分为：WC=0.7%-3.3%、WW= 3%-21%、WCr=26%-32%，其余为Co，
堆焊层的金相组织是奥氏体和共晶组织。碳质量分数低时，堆焊层由 呈树枝状晶的Co-Cr-W固溶体(奥氏体)和共晶体组成，随着碳质量分 数的增加，奥氏体数量减少，共晶体增多，因此，改变碳和钨的含量 可改变堆焊合金的硬度和韧性。
2.2.2碳化钨堆焊合金
这类堆焊合金由大量碳化钨颗粒分布于金属基体（如碳钢、低合金钢、
镍基合金、钴基合金和青铜等）上构成，堆焊层中钨的质量分数45% 以上、碳的质量分数1.5%至2%。碳化钨由WC和W2C组成，有很高的硬 度和熔点。 碳质量分数3.8%的碳化钨硬度达2500HV，熔点接近2600℃。
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铁基自熔性合金粉
C4-5，Si1.5，B1.8,Cr:38-43 Fe:余量
HRC≥62
工艺：氧乙炔一步法喷焊
说明:喷焊时有一定的镜面,焊层硬度高耐磨性好,用于表面平整度要求不高的高耐磨部件。
应用实例:铲齿
StelliteSF12
C0.7-1.4,Cr19-20, W6.5-7.5,
Ni13-16,Si2-2.5,B1.4-1.8,Co余量
HRC
48-51
工艺:氧乙炔一步法喷焊
说明:
应用实例:
Co40-47F
钴基自熔性合金粉
Stellite 157
C0.1,Cr22,W4.5,Si1.5,B2.6,Co余量
HRC 60
工艺:氧乙炔二步法、一步法喷焊
说明:涂层性能同KF-Ni60A，但耐蚀性差
KF-Ni60CuMo
镍基自熔性合金粉
METCO 16C
C 0.5, Si 4, B 4, Cr 16,
Cu 3, Mo3, Fe2.5, Ni余量
HRC 60
工艺:氧乙炔二步法,炉内重熔
说明:喷焊层韧性好,厚焊层不易开裂,其它性能同Ni60A
HRC 30
工艺：氧乙炔一步法喷焊
说明:喷焊时有一定的镜面,焊层硬度适中
应用实例:如钢轨擦伤，齿轮磨损等的修复
Fe56
铁基自熔性合金粉
C0.8，Si3.5，B3.5，Cr17
Ni37，Fe余量
HRC≥56
工艺：氧乙炔一步法、二步法喷焊
说明:一步法喷焊时镜面很明显,用于500℃以下的耐磨，耐蚀焊层.
应用实例:分机叶片,刮板，车轴，农机具乙炔一步法喷焊
说明:
应用实例:
Co40-43F
钴基自熔性合金粉
Stellite 158
C0.8,Cr26,W5.5,Si1.2,B0.7,Co余量
HRC
40-43
工艺:氧乙炔一步法喷焊
说明:
应用实例:
Fe30
铁基自熔性合金粉
C0.3-0.6,Cr5-7,B1-2,Si2.5-3.5,Ni28-32,Fe余量
HRC
60-75
工艺:氧乙炔二步法、一步法喷焊
说明:耐磨性高于Ni60A
应用实例:
Co50F
钴基自熔性合金粉
METCO 18C
C 0.2, Fe 2.5, B3.0, Si3.5, Mo6
Cr16, Co 40, Ni余量
HRC 50
工艺:氧乙炔二步法、一步法喷焊
说明:是一种高钴自熔性合金粉
应用实例:
工艺:氧乙炔二步法、一步法喷焊
说明:
应用实例:
KF-Ni60A
镍基自熔性合金粉
METCO 15E
C 0.8, Si 4.5, B 3.1, Cr 15, Fe≤5, Ni余量
HRC 60
工艺:氧乙炔二步法、一步法喷焊
说明:
应用实例:
KF-Ni60B
镍基自熔性合金粉
C 0.8, Si 4.5, B 3.1, Cr 15, Fe≤15, Ni余量
应用实例:
KF-Ni60W10
镍基自熔性合金粉
C 0.9, Si 4.7, B 3.3, Cr 15,
W 10, Fe≤8, Ni余量
HRC 62
工艺:氧乙炔二步法、一步法喷焊
说明:涂层高温耐磨性好于Ni60A,其它性能同Ni60A
应用实例:
Ni60+35WC
自熔性镍基碳化钨
METCO 36C
WC-Ni 35, C0.5, Si2.5, B2.5, Cr11, Fe2.5, Ni余量
KF-Ni45
镍基自熔性合金粉
METCO 14E
Si 3.5, B 2.1, Cr 15, Fe≤8,
Ni余量
HRC~45
工艺:氧乙炔一步法、二步法喷焊
说明:
应用实例:
KF-Ni55
镍基自熔性合金粉
Deloro50
C 0.4, Si 4, B 2.2, Cr 11, Fe≤5, Ni余量
HRC~50
HRC
50-57
工艺:氧乙炔一步法喷焊
说明:
应用实例:
Co43-46F
钴基自熔性合金粉
StelliteSF6
C0.7-1.4,Cr19-20, W6.5-7.5,
Ni13-16,Si2-2.5,B1.4-1.8,Co余量
HRC
43-46
工艺:氧乙炔一步法喷焊
说明:
应用实例:
Co48-51F
钴基自熔性合金粉
Co40-45F
钴基自熔性合金粉
StelliteF
C1.8-2.2,Cr24-26, W11-13,
Ni20-24,Si1-1.3,Co余量
HRC
40-45
工艺:氧乙炔一步法喷焊
说明:
应用实例:
Co50-57F
钴基自熔性合金粉
StelliteF1
C1.1-1.4,Cr19-20, W11-13,
Ni13,Si2.8-3.5,B2.3-2.6,Co余量
Deloro28
Si 3, B 1.5, Cr 3, Fe≤5, Ni余量
HRC~25
工艺:氧乙炔火焰一步法喷焊
说明:玻璃模具
应用实例:
KF-Ni35
镍基自熔性合金粉
METCO 12C
Si 3.3, B 1.7, Cr 7.5, Fe≤5,
Ni余量
HRC~35
工艺:氧乙炔一步法、二步法喷焊
说明:
应用实例:玻璃模具、阀座
北京矿冶研究总院金属材料研究所氧乙炔喷焊粉(自熔性合金粉)系列
名称
相当于国外牌号
成份(wt%)
硬度
喷焊层应用说明
KF-Ni15
镍基自熔性合金粉
Deloro20
Si 2, B 1.2, Cr 3, Fe≤5, Ni余量
HRC15
工艺:氧乙炔火焰一步法喷焊
说明:主要用于铸铁件的修复
KF-Ni25
镍基自熔性合金粉