热喷涂技术在冶金行业的应用及其发展
２０１０年第６期 鞍钢技术
ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ 总第３６６期
热喷涂技术在冶金行业的应用及其发展
吕家舜 ，卫军强 ，李锋 ，杨洪刚 （１．鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山１１４００９；
２．上海宝世威石油钢管制造有限公司，上海２００９４１）
摘要：阐述了热喷涂技术的优缺点及其应用领域。详细介绍了热喷涂技术在冶金领域的
应用情况，以及各种涂层的特性和涂层后处理技术等，并对热喷涂技术在冶金行业的发展进行
了展望。
关键词：热喷涂；涂层应用；功能涂层；重熔处理
中图分类号：ＴＧ１７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４６１３（２０１０）０６—０００９—０６
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ａｎｄ Ｉｔｓ Ｔｒｅｎｄ ｉｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｌｖ Ｊｉａｓｈｕｎ ，Ｗｅｉ Ｊｕｎｑｉａｎｇ ，Ｌｉ Ｆｅｎｇ ，Ｙａｎｇ Ｈｏｎｇｇａｎｇ （１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｎｓｈａｎ １ １４００９，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｓｔｅｅｌ Ｐｉｐｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｂａｏｓｈｉｗｅｉ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００９４１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｎ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏａｔｉｎｇ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｏｓｔ——ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｅｃｈ．．
ｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ．Ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｍｅｔａｌ—
ｌｕ ｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇ；ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏａｄｎｇ；ｒｅｍｅｌｔｉｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
热喷涂技术是通过某种热源将某些材料加热
至熔融或半熔融状态，然后喷射到涂敷的基体表
面，形成一层性能优于原来基体的涂层，从而使原
工件具有更加优异的表面性能，或者是使工件获
得一种或几种原来基体材料不具备的表面性能膜
状组织¨ 。这些表面性能包括耐磨、耐腐、耐
热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波
辐射以及其他各种特殊的物理化学性能。目前，
包括航空、航天、原子能设备、电子等尖端技术在
内的很多领域内，热喷涂技术都得到了广泛应用，
并取得了良好的经济效益 。
吕家舜，工程师，硕士，２００４年毕业于辽宁工程技术大学材料 加工工程专业，现从事镀锌产品开发及工艺研究工作。 喷涂材料包括金属、陶瓷和塑料等。喷涂层
的形成包括喷涂材料的加热熔化阶段、熔滴的雾
化阶段、粒子的飞行阶段和粒： 的喷涂阶段。涂
层与基体的结合有机械结合、扩散结合、物理结合
和冶金结合。在使用放热型喷：徐材料或采用高温
热源喷涂时，熔融态的喷涂材料粒子会与熔化态
的基体产生焊接现象，形成微区的冶金结合，提高
涂层与基体的结合强度。喷涂层内的粒子之间的
结合以机械结合为主，而扩散结合、物理结合、冶
金结合等也共同起作用。
１热喷涂技术特点
热喷涂方法大体可分为火焰喷涂法、爆炸喷
・－——９－－
—— 吕家舜等：热喷涂技术在冶金行业的应用及其发展 ＜鞍钢技术）２ｏｌｏ年第６期 总第３６６期
涂法、超音速喷涂法、电弧喷涂法、等离子喷涂法
等。
１．１火焰喷涂
利用火焰为热源，将金属与非金属材料加热
到熔融状态，在高速气流的推动下形成雾流，喷射
到基体上，喷射的微小熔融颗粒撞击在基体上时，
产生塑性变形，成为片状叠加沉积涂层，这一过程
称为火焰喷涂。
火焰喷涂法是目前喷涂技术中使用较广泛的
一种工艺。采用火焰喷涂法技术，可以制备各种
纯金属、合金、陶瓷及塑料等涂层【４ Ｊ。
１．２爆炸喷涂
爆炸喷涂是先将一定比例的氧气和乙炔由供
气口送人冷喷枪的燃烧室，经火花塞点火，氧气和
乙炔混合气体发生爆炸式燃烧，然后由送粉器将
喷涂粉末送入燃烧室，其热能将喷涂粉末加热到
一定状态，最后在爆炸冲击波的作用下把粉末颗
粒喷向工件表面而形成涂层 。
爆炸喷涂法是一项技术难度较大、工艺性能
较强的新技术，也是一种高能喷涂方法。与一般
火焰喷涂相比，必须提供足够高的气体压力，气体
的消耗量也很大＂ 。
１．３电弧喷涂
电弧喷涂是利用燃烧于两根连续送进的金属
丝之间的电弧来熔化金属，用高速气流把熔化的
金属雾化，并对雾化的金属粒子加速使它们喷向
工件形成涂层的技术。电弧喷涂法对各种金属材
料都能喷涂，大量地应用于防腐、耐磨等工程。目
前，电弧喷涂法已经从一种粗糙的高喷涂率的技
术演化为能以低成本生产具有高质量涂层的较为
精密的手段 。
１．４等离子喷涂
等离子喷涂是用等离子体发生器（等离子喷
枪）产生等离子体，同时送粉器管中输送的粉末
在等离子体焰流中被加热至熔化状态，并高速喷
涂在工件表面而形成涂层。等离子喷涂是继火焰
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，近几年来在我国发展较快 Ｊ。
２热喷涂技术在冶金领域的应用
冶金工业生产的特征为：冶金工业生产从矿
石到金属材料，每一环节的主体设备都处于高磨
一１０一 损、高负荷、高温和腐蚀等极其恶劣的工况条件
下，这些因素导致生产设备的失效，使冶金工业成
为国民经济的耗材耗能大户。热喷涂技术在连铸
结晶器短边铜板、冷轧热镀锌机组沉没辊、连续退
火机组炉辊、冷轧工艺辊等方面有着广泛的应
用 。
宝钢的毕刚对连铸结晶器铜板热喷涂进行了
研究…Ｊ，热喷涂涂层试样取自于正式结晶器铜板
产品，为超音速火焰喷涂镍基金属陶瓷涂层，厚度
１ ｍｍ。试验结果表明，热喷涂涂层不论是高温硬
度衰减，还是高温摩擦磨损性能方面，都远远优于
镍电镀层。热喷涂涂层比镍电镀层具有更为优异
的综合性能，高温显微硬度约为镍电镀层的４倍，
高温耐磨性能约为镍电镀层的５倍。因此，随着
结晶器长边铜板热喷涂技术的突破，绿色环保热
喷涂技术将会逐步替代传统电镀技术。
在带钢热镀锌过程中，沉没辊和稳定辊均浸
泡于锌液中，通常辊体材料均采用不锈钢，但是不
锈钢耐熔融状态的锌液侵蚀能力较差，现在通常
的做法是使用ＷＣ—Ｃｏ涂层，有了钴基碳化钨涂
层后，大大提高了辊子的使用寿命，同时也提高了
带钢的表面质量 。
对于热镀铝锌、热镀铝来说，由于镀液的温度
更高（６００℃以上），侵蚀能力更强，大大缩短了沉
没辊的使用寿命，提高了成本，现有的ＷＣ—Ｃｏ涂
层已经不能满足要求，迫切需要开发新的涂层品
种。
由于长期高温的作用，冷轧连续退火炉中的
炉辊表面容易出现结瘤现象。结瘤是带钢在炉内
产生划伤、硌印、麻点的根本原因，因而防止炉辊
结瘤是炉内带钢质量的重要保证。维持炉辊表面
粗糙度是保证带钢在炉内正常运行，解决滑动和
跑偏的重要措施，另外还需要炉辊有良好的耐热
冲击性能。选择有效的热喷涂涂层能够帮助解决
这些问题，常用的涂层材料包括：ＭＣｒＡ１Ｙ、Ｃｒ３Ｃ—
ＮｉＣｒ及ＭＣｒＡＩＹ＋Ａ１２０３等 。
随着ＤＰ、ＴＲＩＰ等新型高强度钢的发展，对于
连续退火炉辊的要求也在不断提高。带钢强度的
提高必然带来炉内张力的增加，这就要求炉辊有
更高的承载能力，新型高强钢一般要求更高的退
火温度，这就要求炉辊有更好的耐热能力。此外，
这些高强度钢中的合金元素含量特别是Ｓｉ、Ｍｎ ２０１０年第６期 鞍钢技术
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等的含量一般均较高，Ｓｉ的氧化物在带钢表面富
集，通过摩擦、粘结转移到炉辊表面，Ｍｎ元素与涂
层中的一些化学稳定性较差的Ｃｒ２Ｏ Ａ１ Ｏ，等化
合成一些复杂氧化物，形成积瘤。因此需要开发
新的性能更好、更能满足连续退火炉工艺要求的 热喷涂涂层材料 引。
３涂层种类及应用情况
３．１热障涂层
热障涂层是一种具有良好隔热性能的陶瓷材
料，涂到航空发动机的关键热端部件表面，厚度一
般不超过０．５ ｍｍ，能有效避免航空涡轮发动机热
端关键部件与高温燃气直接接触，从而为发动机
热端部件提供有效保护。近几年来，随着航空发
动机向高流量比、高涡轮进口温度和高推重比方
向发展，发动机燃气温度进一步提高，使得热障涂
层技术显得更加重要，有关涂层制备方法的研究
在国内外更加活跃¨ 。制备热障涂层常用的热
喷涂方法有火焰喷涂、爆炸喷涂、等离子喷涂等，
其中爆炸喷涂工艺是热障涂层制备技术研究的重
点 。
３．２纳米涂层
热喷涂过程中，纳米颗粒的熔融行为与普通
颗粒的熔融行为有所不同。普通颗粒在喷涂时仅
是表面熔融，但纳米颗粒因其比表面积大、活性
高、熔点相对降低而易被加热熔融。由于熔融程
度较好，纳米颗粒在碰到基体后变形剧烈，平铺性
明显较普通颗粒好，涂层致密，孔隙率低，加之纳
米材料自身所具有的特殊性能，热喷涂纳米结构
涂层表现在性能上就是结合强度大、硬度和塑性
同时提高、耐腐蚀性好、断裂强度好、划痕抗力提
高等 。
纳米涂层的开发研究还不十分成熟，但是由
纳米粉体材料形成的表面纳米结构，其潜在的应
用范围涉及整个高新技术产业、民用工业和国防
等重要领域，从涡轮叶片的热障涂层到转动件的
耐磨和耐腐蚀涂层，以及高性能战机的隐身涂层
等，潜在的经济规模十分巨大。
目前，利用热喷涂技术制备纳米涂层主要采
用两种方式：
（１）制备具有部分纳米特征的宏观涂层，即
在制备时将含量相对较少的纳米颗粒加入传统涂 层中，使传统涂层成为纳米颗粒弥散强化的、具有
一定纳米特征的复合涂层。
（２）制备完全由纳米颗粒构成的宏观涂层，
即让厚度在微米甚至毫米量级的宏观涂层完全由
纳米颗粒构成，而赋予涂层极为优异的工程性 能 驯。
热喷涂纳米结构涂层主要存在两个问题：
（１）纳米颗粒的输送问题。纳米粉体不能直
接用于热喷涂，否则会产生烧损和飞扬等问题，并
且由于纳米材料本身的表面与界面效应，纳米颗
粒极易团聚，流动性差，会给输送管道造成一定的
堵塞。为了充分利用纳米颗粒的优良性能并满足
现有工艺技术的要求，须将纳米材料制备成能够
直接热喷涂的微米级纳米结构喂料。
（２）纳米颗粒的烧结长大问题。纳米粒子比
表面积大，表面活性高，致使熔点下降，喷涂过程
中容易烧结长大而改变性状，最终影响到涂层中
纳米晶结构的保持 。
３．３非晶涂层
非晶合金具有较高的强度、硬度和优良的耐
磨、耐蚀及磁学性能。国内外对热喷涂非晶合金
热喷涂技术异军突起低碳节能材料驱动未来
第４１卷第３期 ２０１３年６月 金属材料与冶金工程 ＭＥＴＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＶＯｌ－４ｌ ＮＯ．３ Ｊｕｎ ２Ｏ１３
热喷涂技术异军突起
低碳节能材料驱动未来
肖九梅
（湖北武￣４ｋ：－Ｙ－材料公司，湖北 武汉４３００５５）
摘 要：热喷涂技术是材料科学领域内表面工程学的重要组成部分。它是一种表面强化和表面改性的技 术。约占表面工程技术的三分之一。针对热喷涂技术与涂层材料应用的开发前景，分析了热喷涂涂层材料 的主要功能，介绍了常用的热喷涂涂层材料，研究了热喷涂粉末的制粉方法及质量控制，探讨了热喷涂技 术与涂层材料的发展趋势，指出了涂层材料对推动热喷涂技术的发展起着非常重要的作用。 关键词：热喷涂技术；涂层材料；应用发展 中图分类号：ＴＧ１７４．４４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—５０１４（２０１３）０３—００５２—０７
Ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｓｕｄｄｅｎｌｙ
Ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄｒｉｖｉｎｇ ＦｕｔｕｒｅＯＷ－ｃａｒ Ｏｎ ｔｒｕｅｒ －ｓａｖｉｎｇ ＭａｔｅｒｌａｌＳ ｖｒｌｖｌｎｇ ｕｔｕｒｅ
Ｘｉａｏ Ｊｉｕ—ｍｅｉ （Ｗｕｈａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００５５，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｌｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ｆｉｅｌｄ．Ｉｔ ｉｓ ａ ｓｕｒｆａｃｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔ ｉｓ
ｓｅｉｚｅｄ ａｂｏｕｔ ｏｎｅ－ｔｈｉｒｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
热喷涂技术发展的主要方向
热喷涂技术经过近一个世纪的发展，从简单的工艺技术发展成为完整的工业体系，已成为先进制造技术的重要组成部分。在成长和发展过程中，由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，技术日趋系统化、集成化，即发展成为集机械学、材料科学、热动力科学、高新技术和生物工程等专业为一体的新兴交叉学科，在制造业领域成为完整的工业体系。热喷涂技术的核心是优质、高效、低消耗的表面改性，达到赋予基体材料表面特殊功能的目的。技术的发展主要是新技术的发现、材料的创新、涂层质量控制软件体系、涂层制备基础理论研究和检测技术等诸方面。
1)近年来，随热喷涂技术的发展，新的工艺技术和新的应用领域不断地涌现。涂层质量很大程度上依赖于喷射熔滴的速度，提高热喷涂射流和喷涂粒子的速度已成为当前国际热喷涂技术发展的新趋势，相继出现了爆炸喷涂、高速活性燃气火焰喷涂(HVAF)、高速电弧喷涂、活性电弧喷涂、高速等离子喷涂、三阴极内送粉等离子喷涂、溶液等离子喷涂(SPS)、冷气动力喷涂(CGDS)等新技术。这些技术的共同特点是大幅度提高了喷涂粒子的飞行速度，降低了涂层孔隙率，提高了涂层结合强度。
高速等离子喷涂技术由于热源温度高、加热熔化效率高，可喷涂高熔点的陶瓷材料和超合金材料。与普通等离子喷涂比较，高速等离子喷涂的射流速度超过5马赫，喷涂粒子速度可达500m/s，使得涂层更加致密，硬度、韧性、结合强度更高。特别是制备高质量陶瓷涂层和金属陶瓷涂层，具有其他喷涂技术不可替代的优势。
三阴极内送粉等离子喷涂由三根平行的阴极将电弧一分为三，将喷涂粉末通过喷枪轴线与电弧同轴方向送入电弧，减少喷嘴局部过热的可能性，增加电弧稳定性和喷嘴使用寿命;延长粉末加热时间，提高了沉积速率和粉末材料利用率，沉积效率可高达90%，涂层质量均匀、致密、结合强度高。
溶液等离子喷涂是采用纳米先驱溶液或悬浮有纳米粒子的溶液为喷涂材料制备涂层的方法。有效地解决了纳米粉末材料输送的技术难题，扩展了涂层材料的应用领域，为纳米涂层制备、推动纳米涂层的实际应用提供了可能。
金属的热喷涂
金属的热喷涂
固诚热喷涂
热喷涂
一、热喷涂介绍
1、热喷涂是一种表面强化技术,是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目.它是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。
2、热喷涂原理：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。
3、定 义 :热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。我们把特殊的工作表面叫 “涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。
4、用 途 :这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件“起死回生”；也可以在新产品制造中进行强化和预保护，使其“益寿延年”。
我国热喷涂技术近期的应用概况与发展趋势(中)
栏且主持 于淑香 我国热喷涂技术近期的 应用概况与发展趋势ｌｃ：中＝ＩＩ 全国热喷涂协作组办公室 （北京１０００４４） 曾克里 刘广海 宋希剑 本文叙述了热喷涂技术（包括设备、工艺、材料、科研等方面）在我国近期的发展概况、应用特 点和最新成就，并展望了该技术的推广应用前景。 二、热喷涂材料的新发展 人们称谓热喷涂材料是热喷涂的“粮食”。喷涂 材料性能、质量、品种是衡量涂层质量的重要水准 之一，也是影响经济效益的关键因素。我国目前已 有４０多个生产厂家，生产百余品种喷涂材料，基本 上能满足国内市场需求。随着热喷涂技术的发展与 提高，在原有品种不断改进提高的基础上，为扩大 热喷涂技术应用领域，近期有以下新材料研制成功： １．粉末材料 （１）大颗粒球形纳米陶瓷粉末 陶瓷的脆性一 直是因扰科学界的难题，热喷涂陶瓷涂层也是基于 脆性和内裂纹而失效的。然而当陶瓷材料具有纳米 结构时，其晶界大大增加，并且可以滑动，内裂纹 减少，裂纹扩展能力增强；同时纳米涂层不具有层 状结构，在使用服役过程中，不会以层状形式剥 落，从而使寿命大大延长。 国内外研究试验表明：小于ｌＯＯｎｍ的纳米粉 末不能直接用来进行热喷涂。因为常规纳米粉末的 流动性极差，无法输入等离子中或高速火焰中，即 使能勉强送进去一些，这些质量极小的颗粒难以进 入粘性等离子中。另外，由于常规纳米粉末具有比 表面积大和单个颗粒质量小的特点，在热喷涂时物 理、化学性能会发生改变，结果是涂层质量很差 由中南大学表面工程研究所研制成功的，湖南 百富瑞材料有限公司生产的大颗粒球形纳米陶瓷粉 末，球形大颗粒尺寸为１０～ｌＯ０／￣ｍ，内部为结合 紧密的纳米颗粒，具有良好的流动性，能像传统微 米级粉末一样输入等离子中，制造出组织结构均 匀、性能优良（脆性大大降低，韧性大大提高）及 使用寿命长的纳米涂层。 目前，该公司能生产１１～４５／，ｍ、４５～９０／，ｍ 机械１人（热拥Ｉ１ ２００２年第１１期 两种规格，Ａｌ２Ｏ ／ＴｉＯ，、ＺｒＯ，／Ｙ２０ 、ＷＣ／Ｃｏ、 Ｃｒ３ ／ＮｉＣｒ四个系列二十多种大颗粒球形纳米陶 瓷粉末，广泛应用于耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧 化的航空航天、电力、汽车、化工及机械等行业。 （２）纳米铝粉包覆型的复合型镍铝涂层材料 众所周知镍包铝或铝包镍粉，是一种放热喷涂层材 料，传统的镍包铝粉末是一种包覆型复合粉末，其 后发展的铝包镍粉末是一种非包覆型粉末复合粉 末。相比之下，后者显示出较好的特性，如涂层结 合强度较高、喷涂工艺性较好（喷涂烟雾少、焰流 集中）。铝包镍粉受热到一定温度后，组元间发生 强烈的放热反应，从而对工件基体和喷涂材料熔滴 进行充分加热，使熔滴能与基体表面的熔融薄层实 现微冶金结合，得到较高的结合力；同时喷涂后涂 层表面粗糙，提供了一个理想的可以连接其他喷涂 材料的表面。因而镍铝涂层不仅用作工作层，更多 地用作许多材料的粘结底层。这使得它在热喷涂行 业具有广阔的应用市场及良好的发展前景。 北京矿冶研究总院自２０世纪７０年代中后期先 后研制成功了镍包铝及铝包镍复合粉末。“九五” 期间该院承担了军工国家攻关项目“纳米级铝粉” 的研制，进而研制成功了纳米铝粉包复的镍铝复合 型“喷涂材料”。该院采用ＰＶＣ法制备平均粒径为 ７０～３０／，ｍ纳米的铝粉并经表面钝化处理后生产的 纳米铝粉复型复合粉，其特点是：粉末颗粒包复形 态均匀、完整；粉末流动性好（１９ｓ／５０ｇ）；燃烧特 性优越，放热量适中；涂层组织均匀，孔隙率低， 结合强度高，明显高于国产微米级铝包镍涂层。该 粉现已用于军工及有关工业部门１０余ｔ，取得了重 大经济效益。 （３）ＴｉＢ，和Ａｌ，Ｏ ／ＴｉＢ＇粉末材料 上海科太 新型陶瓷技术有限公司，采用自蔓延高温合成 ・４１・
喷锌热喷涂工艺
喷锌热喷涂工艺
喷锌热喷涂是将 涂料颗粒在1000℃以上的温度熔化,以压力把熔融 涂料枪口排出,使之朝一定方向喷至基体表面,并形成固化膜层的涂装工艺,是一种广泛应用于金属零件表面保护的优良工艺,其主要原理是把材料溶于载气中质量浓度高的熔融方式,以压力直接喷射到基体表面,形成合理的涂层的工艺流程和技术.喷锌热喷涂也就是通过高温度,可以将熔融锌在金属表面形成一层不锈钢膜,依靠其化学还原特性,具有良好的防护性能,可以抗腐蚀,有效防止金属材料受到空气因素、水份、有害气体等恶劣作用,保护金属表面不磨损和腐蚀.
1.清洗涂层：用轻压高速喷枪清洗基体表面涂层，这样可以使基体表面更干净，可以仔细查看金属的病害，以及判断不锈钢的类型。
2.给墨：根据涂层的抗腐蚀性，对不同金属进行相应的抗腐蚀处理，我们根据需要使用特定的抗腐蚀剂给部件墨，以增强表面抗腐蚀性确保更好的喷涂效果。
3.热喷涂：用喷涂枪传递加热空气，使喷涂室内空气温度升高，快速逐渐上升至固相熔融温度，使锌粉悬浮于空气中，以熔融形态进入控制室，随着高速喷锌风流实现流变，喷涂至被覆物表面，达到防腐作用。
4.如果需要的话，还可以进行表面处理：表面处理不仅可以提高喷锌产品的耐磨性和抗腐蚀性，而且表面造型也更加美观。
喷锌热喷涂具有优良的抗腐蚀性、良好的绝缘性、良好的机械性能、低成本，是一种普遍存在的表面处理。一般在金属零件的表面处理中，喷锌热喷涂是最有效和最常用的工艺，特别适用于抗腐蚀等要求没有太高的场合。喷锌热喷涂不仅可以防腐耐磨，它的产品表面有良好的装饰效果，不仅仅是防腐蚀的作用，而且可以提升装备或材料的外观质量。喷锌热喷涂还具有防氧化、防蒸发、耐高温和耐低温，可以在室内外温度下工作。
浅析热泵技术在我国钢铁冶金行业的应用与发展
浅析热泵技术在我国钢铁冶金行业的应用与发展
发布时间：2021-04-16T14:04:41.833Z 来源：《科学与技术》2021年第2期 作者： 杨志杰
[导读] 我国经济发展迅速，钢铁冶金行业也得到了很好的发展机遇
杨志杰
山东钢铁股份有限公司莱芜分公司
摘要：我国经济发展迅速，钢铁冶金行业也得到了很好的发展机遇。尤其是在节能环保方面，钢铁冶金行业更是取得了重大的进步。其主要原因是热泵技术在钢铁冶金行业的广泛应用，极大的节约了能源，实现了钢铁冶金行业的可持续发展和绿色发展。文章概述了热泵
技术的技术原理，分析了热泵技术在钢铁冶金行业的应用，并结合应用的现状对热泵技术做出展望，以期能促进热泵技术的完善和发展。
关键字：热泵技术；钢铁冶金行业；应用展望；
引言
我国作为能源消耗的第一大国，90%的能源都来自于非可再生能源，为满足我国居民生活需求和工业加工的需求，我国一直在寻找利用可再生的新型绿色能源的方式方法，其中钢铁冶金行业的热泵技术就满足了国家绿色可持续发展的要求。热泵技术可以有效的利用空气
中的热能和地热能、太阳能等多种新型绿色能源来达到高温加热的目的，为钢铁冶金行业的发展做出了巨大的贡献。热泵技术在应用过程
中不断完善，为我国绿色可持续发展道路扫除障碍，也促进钢铁冶金行业的节能发展。
1.热泵技术的技术原理
热泵技术可以将低温物质中的能量收集起来实现对其他物质的高温加热，这种逆循环的方式需要对能量进行小量的消耗，却能实现对更多能量的收集和利用。热泵技术的工作原理与制冷系统的工作原理相似，主要可以分为第一热泵技术和第二热泵技术。第一热泵技术主
要是指压缩式热泵技术，是通过热泵机器对不同的工质进行蒸发处理，工质可以因此吸收大量的能量，通过传导将工质的蒸发气体传送到
冷凝器，通过对蒸汽的冷凝压缩将工质吸收的能量全部释放出来，从而实现能量的传导。第二热泵技术是指吸收式热泵技术。吸收式热泵
技术本质上是三种能源的转换，高温、中温和低温之间热能的传导。吸收式热泵技术主要利用热能之间的能量差来实现对能量的利用，不
热喷涂技术的原理与应用
热喷涂技术的原理与应用
作为一种新兴的高温涂装技术，热喷涂技术已经广泛应用于各行各业。热喷涂技术的原理是将金属或非金属材料加热后，在高速气流的作用下喷射到待涂装的物体表面上，形成一层均匀的涂层。
首先，我们来看一下热喷涂技术的原理。热喷涂技术是一种非常灵活的涂装技术，可以使用各种不同类型的涂料和喷嘴来完成涂装作业。热喷涂技术通常使用的是高速喷射材料和气体流，在加热和喷射的过程中，将材料熔化或升华，同时与气体流混合，并在物体表面形成涂层。这种涂覆方式不仅能够对特殊表面进行涂料覆盖，还能够保持与物体表面的接触力，并提高耐磨性和化学稳定性。
接下来，我们来看一下热喷涂技术的应用。热喷涂技术被广泛应用于航空航天、机床、汽车、石化、化工、建筑和船舶等领域。在航空航天领域，热喷涂涂层已经被广泛的应用于航空发动机喷嘴、涡轮叶片和燃烧器内部零件等。在机床制造业中，热喷涂技术用于提高工作表面的耐磨性、减少摩擦和降低噪音。在汽车制造业中，热喷涂技术被用于制造高性能发动机的零部件、防锈和隔热材料。在建筑和船舶领域，热喷涂涂层可用于加强钢结构的耐腐蚀性和耐候性。
总的来说，热喷涂技术在各行各业都有广泛的应用。热喷涂技术的优点是它可以喷涂到各种形状和大小的物体表面，而且比传统的加热方法更加快速、便捷和高效。此外，热喷涂技术可以使用各种不同类型的喷射材料，包括金属、陶瓷和聚合物等，从而满足各种不同应用需求。热喷涂技术的局限性包括材料的成本、喷涂速度的限制和涂层质量的均一性等。
在未来，热喷涂技术将会得到进一步的发展和改进。随着技术的不断精进，热喷涂涂层的品质将得到进一步的提高，甚至可以应用于更加苛刻的环境和条件下。此外，热喷涂技术也将不断推陈出新，不断针对不同领域和应用需求进行创新。相信，未来热喷涂技术一定会成为更加完善和强大的新型涂层技术，为各行各业的生产和工作提供更加完美的解决方案。
高温环境下金属材料表面硬化处理
高温环境下金属材料表面硬化处理
一、高温环境下金属材料表面硬化处理的重要性与挑战
在众多工业领域，如航空航天、能源动力、石油化工等，金属材料常常需要在高温环境下运行。高温会对金属材料的性能产生显著影响，例如导致材料强度下降、硬度降低、抗氧化性变差等。而金属材料的表面硬化处理则成为应对这些问题的关键技术手段之一。
高温环境下金属材料表面硬化处理的重要性首先体现在提高材料的耐磨性上。在高温工况中，金属部件之间的摩擦磨损依然不可避免，通过表面硬化可以显著增强材料表面的抗磨损能力，延长部件的使用寿命。例如，在燃气轮机的叶片表面，经过硬化处理后，能够有效抵抗高温高速气流携带的微小颗粒的冲刷磨损，保证叶片在长时间运行过程中的气动外形和工作效率。
其次，表面硬化处理有助于提升金属材料的抗高温软化能力。一般金属材料在高温下原子热运动加剧，晶格结构容易发生变化，从而使硬度和强度降低。而经过特殊的表面硬化处理，在材料表面形成具有高温稳定性的硬化层，能够在一定程度上阻止或减缓这种软化现象，维持金属部件在高温下的力学性能，确保其在高温承载条件下的可靠性。
再者，良好的表面硬化处理还可以改善金属材料的抗高温氧化性能。在高温有氧环境中，金属容易发生氧化反应，形成氧化膜。若氧化膜不致密、不稳定，会进一步加速金属的氧化损耗。表面硬化处理过程中，有时可以同时在材料表面引入一些抗氧化元素或形成致密的抗氧化相，从而增强材料表面的抗氧化屏障，减少氧化对材料性能的劣化作用。
然而，高温环境下金属材料的表面硬化处理也面临诸多挑战。一方面，高温本身会对硬化处理工艺产生影响。例如，一些传统的表面硬化工艺在高温环境下可能难以实施，或者其处理效果会大打折扣。像常规的渗碳处理，在过高温度时，碳元素的扩散速率难以精准控制，容易导致渗层组织不均匀，影响硬化效果。另一方面，要使硬化层在高温长期作用下保持稳定性能并非易事。高温下硬化层与基体之间可能发生元素扩散、相变等复杂过程，从而破坏硬化层的结构完整性和性能稳定性。此外，对于不同金属材料以及不同的高温应用场景，需要针对性地设计表面硬化处理方案，这要求对金属材料学、热处理工艺学、高温物理化学等多学科知识有深入的理解和综合运用能力。
金属喷镀工艺
金属喷镀工艺
在金属喷涂工艺中，喷镀金属以及膜层的选择，为实现较高的工艺要求至关重要。金属喷涂可以形成坚固的金属膜层，减少金属材料的损耗，增加金属表面的抗腐蚀性和抗老化性，同时也可以减少涂料的成本。
金属喷镀是一种用于在金属表面涂覆一层薄膜，以防止金属材料氧化，增加金属件的耐磨性，耐腐蚀性，外观精致，美观耐用等功能的表面处理工艺。金属喷射技术是指向金属表面喷射一层金属颗粒膜的过程，也叫“热喷涂”。金属喷涂工艺是指用高温的熔铁，带电流的大吼和一定量的气流，把一种或多种金属材料溶解，变成一种针状物，然后再以一定的压力，用针状物来把要进行表面处理的金属材料上面喷涂覆盖成一层膜。
金属喷涂工艺对喷涂金属表面的要求比较高，如果金属材料的表面不经处理，就不能用金属喷涂工艺。为了达到要求，金属材料表面必须先起肉，处理去除表面油脂，脱脂，去污，并达到表面平滑光洁等要求。一些金属表面在涂镀前还需要做氧化处理和去铁处理等。
在工业生产中应用比较广泛，特别是在汽车产业，摩托车产业，船舶制造，机械加工，建筑装饰，家具装饰，电器行业，外观造型美化中均有广泛的应用。
热喷铝工艺
热喷铝工艺
热喷铝工艺是一种常用的表面喷涂技术，通过高温喷涂铝粉或铝合金粉末，将其熔化并喷射到基材表面，形成一层致密、均匀、耐腐蚀的铝涂层。热喷铝工艺具有许多优点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
热喷铝工艺的原理是利用高温喷涂设备将铝粉或铝合金粉末加热至熔点，并通过气体动力将其喷射到基材表面。在喷涂过程中，铝粉或铝合金粉末会迅速熔化并冷却，形成一层致密的铝涂层。这一涂层具有良好的附着力和耐腐蚀性能，能够有效地保护基材。
热喷铝工艺的优点主要体现在以下几个方面：
1. 耐腐蚀性能好：热喷铝涂层能够抵御氧化、腐蚀和化学侵蚀等多种介质的侵蚀，保护基材不受损。
2. 高温性能优异：热喷铝涂层具有良好的高温稳定性和耐热性能，能够在高温环境下长时间使用而不发生变形或剥落。
3. 良好的导电性能：热喷铝涂层具有良好的导电性能，可以作为电子元器件的导电层。
4. 轻质化：与传统的防腐涂层相比，热喷铝涂层具有较低的密度，可以减轻被涂物体的重量。
5. 施工方便快捷：热喷铝工艺不需要进行复杂的前处理，可以直接在基材上进行喷涂，施工速度快。
热喷铝工艺在航空航天领域得到了广泛应用。航空发动机是一个典型的应用场景。由于发动机工作环境恶劣，需要具备良好的耐腐蚀性能和高温稳定性。热喷铝涂层可以有效地保护发动机零部件不受氧化、腐蚀和高温烧蚀的损害，延长使用寿命。此外，在航空航天器的外壳和燃气轮机叶片等部件上也广泛应用了热喷铝工艺。
汽车制造业也是热喷铝工艺的重要应用领域。汽车零部件需要具备良好的耐腐蚀性和装饰性能。热喷铝涂层可以提供优异的耐腐蚀性能，延长汽车零部件的使用寿命。同时，热喷铝涂层还可以提供丰富的颜色选择，使汽车外观更加美观。
建筑行业也是热喷铝工艺的重要应用领域之一。建筑物外墙需要具备良好的防腐蚀性和装饰性能。热喷铝涂层可以提供持久的防腐蚀保护，并且可以根据设计需求提供各种颜色和纹理选择，使建筑物外观更加美观。