随着涂层新材料和新工艺的不断涌现,热喷涂层已在国民经济各个工业部门获得广泛的应用,目前应用面最广的仍是机械工业,包括石油化工、轻纺、能源、冶金、航空、汽车等。热喷涂技术能赋予各类机械产品,特别是关键零部件许多特种功能涂层,形成复合材料结构具有的综合作用,是材料科学表面技术发展的一个方向。
(1)钢铁长效防腐涂层 高压线输变电线是用钢铁材料做成牢固可靠的电线杆架起的,长期暴露于室外,受到大气污染的侵蚀,对表面有着严峻的考验,为保护其免受侵蚀,国外在钢铁构件上喷涂长效耐蚀涂层。图8-25所示为热喷涂后的输变电铁塔大型钢铁构件。
(2)汽车与造船工业中的应用 热喷涂技术在汽车、造船工业有了较大的发展。图8-26所示为采用了热喷涂技术在海洋中航行的巨轮。
图8-25 热喷涂后的输变电铁塔大型钢铁构件
图8-26 采用了热喷涂技术在海洋中航行的巨轮
(3)航空、航天工业中的应用 热喷涂技术在航空、航天工业中应用历史久,范围广,涂层品种多,而且技术含量高。尽管航空、航天中飞机发动机、宇宙火箭等工作条件十分恶劣,对涂层可靠性要求非常苛刻,但当代航空发动机中一半以上的零件都有涂层,主要作用是耐磨、耐腐蚀、抗氧化、密封。图8-27所示为采用热喷涂技术处理的航空航天排气口风扇零部件。
(4)钢铁工业中的应用 热喷涂技术在钢铁工业的应用已有相当长的历史。从西方发达国家钢铁工业中热喷涂技术应用的对象来看,各式各样的辊子占全部热喷涂部件的85%以上,取得了显著的技术经济效果。图8-28所示为采用热喷涂技术获得的耐磨涂层的轴。
图8-27 采用热喷涂技术处理的航空航天排气口风扇零部件
图8-28 采用热喷涂技术获得耐磨涂层的轴
(5)印刷、造纸工业中的应用 随着科技的发展,对纸张的印刷技术要求越来越高,苛刻特殊的性能要求恰好是热喷涂层发挥其作用的领域。图8-29所示为喷涂并抛光为镜面的316L钢(相当于022Cr17Ni12Mo2钢)印刷机辊。
(6)能源工业中的应用 能源工业主要包括热能、水力、核能及太阳能等。热喷涂层在火力发电锅炉、水轮机、核反应堆、太阳能吸收和转换上均能发挥了特殊作用。图8-30所示为火箭发动机喷管热障涂层。
图8-29 喷涂并抛光为镜面的316L钢印刷机辊
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图8-30 火箭发动机喷管热障涂层
(7)纺织、化纤工业中的应用 现代纺织机械特别是化纤机械,正向着高速、轻质、节能方向发展。许多耗能的高速运动零部件一般尽可能采用轻质合金基体(如铝)+表面强化及功能涂层复合制造。图8-31所示为热喷涂后的纺织机械配件。
图8-31 热喷涂后的纺织机械配件
图8-32 热喷涂计算机键盘
(8)电子工业的应用 金属-陶瓷复合材料是微电子工业基板的一种理想材料。在金属板(如可伐合金、铜、铝、钢)上热喷涂高介电常数的陶瓷涂层,具有高热导率的金属能将强电流所产生的热散发开,而陶瓷涂层则提供很好的介电绝缘性能。图8-32所示为热喷涂计算机键盘。
(9)化学工业中的应用 化学工业中最大的问题是腐蚀,各种材料在不同腐蚀介质、腐蚀环境、腐蚀温度中形成的腐蚀机理也是千差万别的。热喷涂层耐腐蚀的作用是:将耐蚀性优异的合金、陶瓷、塑料等材料在需保护的基体上形成一定厚度的涂层或多重涂层,再对涂层的微孔采用合适的封孔剂(环氧树脂、硅树脂、聚氨酯等)进行封闭,用隔离形式保护基体免受腐蚀。图8-33所示为石油化工管道阀体部件。
(10)生物医疗器件中的应用 随着人类生活质量的提高,人类平均寿命延长,对人工骨骼的需求量日增。图8-34所示为热喷涂后的人工骨骼。
图8-33 石油化工管道阀体部件
图8-34 热喷涂后的人工骨骼
(11)机械工业与其他方面的应用 热喷涂陶瓷和金属陶瓷涂层,不仅具有高的硬度、优异的耐磨性,而且摩擦因数低、能耗小,对密封填料的磨损小,涂层硬度和耐磨性不会因局部过热而降低。因此,在耐腐蚀磨损领域,热喷涂层正成为电镀硬铬技术强有力的竞争者和取代者。
蒸汽电熨斗是居民家庭常用的生活电器,可以根据不同衣物调节其工作温度,最高可达200℃。为提高电熨斗的耐磨性、耐热性以及防粘连性,一般需在电熨斗底板热喷涂陶瓷或聚四氟乙烯涂层。在这种涂层中,陶瓷涂层的耐磨性和耐热性明显高于聚四氟乙烯涂层,使用寿命也高于后者,成为蒸汽电熨斗底板首选涂层。图8-35所示为热喷涂后的电熨斗。
图8-35 热喷涂后的电熨斗
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