HVAF喷涂WC-12Co涂层的空蚀、磨损及磨蚀性能研究

采用两种生产工艺不同的WC-12Co粉末,通过活性燃烧高速燃气喷涂（AC-HVAF）技术制备了两种耐磨涂层,在旋转圆盘磨蚀试验台上对其在清水空蚀、浑水泥沙磨损和浑水空蚀三种工况条件下的磨损性能及机理进行了系统的试验研究。结果表明在三种试验工况下,涂层的耐磨损性能要远远优于金属基体,空蚀和泥沙磨损之间存在相互强化的关系。对喷涂粉末、涂层的显微组织、涂层磨损形貌进行扫描电镜观察,研究表明喷涂粉末性能对涂层的结合强度、显微硬度、孔隙率及磨损性能有着重要的影响。     

HVOF喷涂WC-12Co涂层的相结构与机械性能之间的关系

本文用Rietveld分析法测量了以多峰的WC-12Co为原始粉末材料,经三种HVOF(高速氧燃气喷涂)喷枪所制得的24种涂层的相成分。试验中同时考察了不同因素之间的关联性:一方面是热喷涂参数(颗粒温度与速度)与沉积涂层的机械性能(显微硬度与抗摩擦磨损能力)之间的关系;另一方面是涂层的相结构与其性能的关系。结果显示,喷涂温度对涂层性能具有本质内在的影响,而不管采用何种HVOF喷涂工艺方法,产生的低碳化合物主要是W_2C、W和非晶态/纳米晶相。尤其发现只要没有大量W存在的涂层中,WC的脱碳分解产生的非晶/纳米晶相和钨相的存在对增强涂层的机械性能是有利的。涂层中的相与非晶/纳米晶相之间存在线性关系,而与试验中采用的是何种HVOF喷涂工艺无关。试验还发现,仅仅在采用DJ喷枪的HVOF喷涂工艺时,金属W相才存在于纳米晶结构中。     

陶瓷涂层及喷涂工艺研究

基于高温高压下耐颗粒冲蚀的陶瓷阀门研制项目,研究了陶瓷喷涂工艺,分析了不同原料粒径、金属基材对陶瓷涂层性能的影响。     

HVAF和HVOF喷涂WC-CoCr涂层的组织性能对比

WC-CoCr涂层的组织结构和抗冲蚀性能主要取决于喷涂工艺。采用活化燃烧-超音速火焰喷涂(HVAF)和传统超音速火焰喷涂(HVOF)2种工艺喷涂WC-CoCr涂层,并对这2种WC-CoCr涂层的组织结构和抗冲蚀性能进行对比。结果表明:HVAF涂层孔隙率为0.2%,而HVOF涂层孔隙率为2.3%,与HVOF相比,HVAF涂层具有较低的孔隙率及表面粗糙度,涂层组织结构更均匀;HVAF过程中,WC颗粒在沉积过程中破碎,WC颗粒细小,HVAF焰流中WC的分解程度弱于在HVOF焰流中的分解程度;HVAF涂层平均硬度达到1 450HV0.3,在15°攻角下,其抗冲蚀阻力比HVOF涂层提高了59.4%,比0Cr13Ni5Mo基体提高了104.1%;90°攻角下,HVAF涂层的抗冲蚀阻力比HVOF涂层提高了16%。     

等离子喷涂介质层提升臭氧发生器性能的试验研究

为了结合陶瓷的性能优势和搪瓷的工艺优势,利用先进的等离子喷涂工艺制备了臭氧发生器介质涂层。对涂层进行了微观结构分析和介电性能测试,并设计制作了管式臭氧发生器样机,研究了不同涂层对臭氧产生性能的影响。研究结果显示等离子喷涂涂层满足臭氧发生器的设计要求,且可以获得更高的相对介电常数εr,其中氧化铝(Al2O3)加氧化钛(TiO2)的双涂层方案具有最佳的臭氧生成性能。等离子喷涂工艺具有很强的灵活性,可替代玻璃和搪瓷成为臭氧发生器新的介质层负载工艺,具有良好的应用前景。     

HVOF喷涂耐磨涂层的特性描述和研究

本文通过对各种涂层工艺和磨损类型的分析以及对用HVOF喷枪喷涂碳化物涂层的比较研究发现,用两种不同的HVOF设备(如JP-5000和TJ-4000)所喷涂的WC12%Co涂层,在显微硬度和宏观硬度、显微结构、表面粗糙度以及磨粒磨损等方面表现出了相似的结果;用SEM和EDS对显微结构和磨损后的试样所进行的进一步分析表明,在所制备的涂层中,几乎没有碳化物的分解的迹象;用TJ-4000装置在可能获得具有同样优良的涂层的同时,却只消耗很少的氧气和燃料气,具有一定的经济优势。     

用线爆喷涂技术改性玻璃表面的试验研究

为发展在玻璃表面的镀膜工艺,进行了应用线爆喷涂技术在玻璃管内表面制备导电铜膜的试验。结果表明,在一定的放电电压范围内,该技术可在玻璃管内表面制造较均匀的涂层,涂层与玻璃管内表面的附着强度达2.632 MPa,SEM电子显微观测发现,铜微粒已深入玻璃基体内,同时测得涂层厚度400-500μm,电导率18.37 kS/m,玻璃管在喷涂前的工频耐压约40 kV,喷涂后约为38 kV。     

超音速火焰喷涂制备NiCr金属陶瓷涂层的抗高温硫腐蚀与冲蚀磨损性能

为解决燃用高硫煤的超临界、超超临界机组锅炉受热面发生的高温硫腐蚀与冲蚀磨损,采用超音速火焰喷涂技术,喷涂自主开发的NiCr金属陶瓷涂层,研究该涂层的抗高温硫腐蚀性能以及冲蚀磨损性能,并通过现场挂片试验,考察涂层经过8 000 h服役后的剥落情况。喷涂态NiCr金属陶瓷涂层孔隙率为0.55%。在700℃环境中的高温硫腐蚀试验结果表明NiCr金属陶瓷涂层具有比2Cr13高的抗高温硫腐蚀能力,同时该涂层具有较高的抗冲蚀磨损性能。该研究利用超音速火焰喷涂的NiCr金属陶瓷涂层在贵州某燃用硫含量为2.81%的高硫煤火电厂中经8000h现场挂片服役后,涂层表面完好,结果表明该NiCr金属陶瓷涂层可有效提高超临界、超超临界机组受热面的抗高温硫腐蚀和磨损性能。     

HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的磨蚀特性

在WC基陶瓷涂层材料中,用10%Co-4%Cr作复合黏结相的材料具有更加优良的耐磨损和抗腐蚀性能。本文研究了高速氧燃气喷涂(HVOF)喷涂WC-10Co -4Cr涂层在不同磨蚀条件下的磨蚀行为特性,所使用的涂层是分别由用煤油作燃料的JP—5000喷枪和以丙烯和氢气为燃料的DJ喷枪来制备的,并且选用了两种类型的粉末形态进行了试验研究:一种是粗糙的角状粉末,一种是细小、多孔的球状粉末。采用干式磨损和湿式泥浆磨蚀测试方法对涂层进行试验,两种测试均在室温下进行。干式的磨损试验是采用喷射方式测定的,而湿式泥浆磨蚀试验则是通过科氏磨蚀和喷射冲击磨蚀两种方式进行的。试验结果表明,对于相同形态的粉末,由科氏磨蚀试验测出的耐磨蚀能力有100%的波动范围,而由喷射冲击式磨蚀试验测出的耐磨蚀能力仅有20%的波动,这与其所使用的喷枪和喷涂参数有关。结果还证明,粉末形态的选择是影响涂层性能的重要因素之一,粉末形态可以300%多的影响科氏耐磨蚀性能,75%的影响干式磨损和湿式泥浆磨蚀性能。分析认为,这与工艺参数和涂层显微结构有关。     

纳米陶瓷涂层对燃用准东煤锅炉受热面结焦特性影响研究及工程应用

为解决电厂锅炉在燃用准东煤过程中受热面结焦问题,提出在受热面易结焦部位喷涂纳米陶瓷涂层的方案。基于图像分析方法,对煤灰熔滴与试样钢片的接触角与喷涂前后煤灰熔渣试样的元素成分进行测定,分析了纳米陶瓷涂层对试样钢片表面结焦的影响机理,并在某660 MW燃煤发电机组3号锅炉上进行喷涂工程应用,重点对喷涂前后炉膛结焦、锅炉效率、炉膛温度、吹灰器投运、NOx排放等进行了对比分析。结果表明:纳米陶瓷材料涂层对煤灰熔滴的黏附能力存在削弱作用,且能够有效防护钢基体表面,具备良好的防结焦性能;喷涂纳米陶瓷涂层后,锅炉各项性能指标明显提升,水冷壁管壁温度最高由670 ℃降低为526 ℃,炉膛温度降低30~60 ℃,炉膛排烟温度降低9.5 ℃,锅炉效率提升约0.63%;吹灰器投运时长下降58.2%,NOx排放量降低13.7%。纳米陶瓷涂层能够较好地解决炉膛受热面结焦问题,可为燃用准东煤锅炉结焦防治工程提供依据。     

高速氧燃料气喷涂过程中的粉粒行为特征

我们将最近建立的综合性一维模型用于研究与高速氧燃料气（HOVF）喷涂工艺有关的粉粒行为特征，用喷涂WC－12％粉要作为研究对象，研究表明，努森（Knudsen)非连续效应可能对气－固热迁移和动能传递过程有极大的影响。根据粉粒在HVOF喷涂过程中的实际经历，本研究结果显示，氧－燃料气燃烧焰产生的低温虽然不利于许多具有高熔点的陶瓷粉末的充分熔化，但是，金属和低熔点合金的粉未却能够在氧－燃料气火焰中完全熔化，使用WC－12％Co粉末发现，只有粒子尺寸小于45μm的粉末颗粒能够充分地熔化，这正好与根据经验生产的HVOF涂层的实际情况非常吻合，结果还表明，超音速火把粉末粒子加到非常高的速度，在某些情况下大约为700m/s，如此高的粉粒速度是造成HVOF工艺能够形成比等离子喷涂层更加致密而且结合更加良好的涂层的主要原因。     

变电站用RTV涂料自动喷涂装备研制

室温硫化硅橡胶(RTV)防污闪涂料是提高输变电设备外绝缘性能的有效技术手段之一。现场喷涂主要采用人工喷涂方式,操作工人的喷涂经验、喷涂工艺直接影响到RTV后期运行性能。本文针对人工喷涂RTV所导致的涂层厚度不均匀、流淌等现象,开发出适用于站内支柱绝缘子的自动喷涂装置。该装置通过设置喷枪运行姿态,实现喷枪整体的圆周、上下、摆动三维运动。喷涂后现场检测调试发现,人工喷涂厚度在不同取样位置差异较大,而自动喷涂厚度则相对较均匀,自动喷涂装备能有效提高RTV喷涂质量和效率。     

燃用高硫煤W火焰锅炉纳米陶瓷涂层技术

为解决燃用高硫煤W火焰锅炉受热面发生的高温硫腐蚀、冲蚀磨损与沾污结渣等共性问题,提出施用ZST高温纳米陶瓷材料进行防腐、防磨、防结渣处理。本文阐述了ZST高温纳米陶瓷表面材料的性能指标和技术特点,以及喷涂施工工艺,并在某电厂燃用高硫煤W火焰锅炉受热面上进行了喷涂试验。喷涂后的受热面经4 000 h现场服役,涂层表面完好,宏观检查和微观检测分析结果表明,该纳米陶瓷涂层具有优异的耐腐、抗磨和防结渣的作用。     

锅炉受热面管的复合涂层防护的研究

针对燃煤电站锅炉因受热面管子磨蚀严重,导致泄漏、爆管等而被迫停炉检修的情况,开展了受热面管复合涂层防护技术的研究。根据受热面管的形状、工况条件和使用环境,对电弧喷涂工艺进行了探讨,并对若干适用于锅炉抗高温磨蚀的喷涂丝材所制成涂层的微观组织结构、硬度、涂层结合性能、耐冲蚀磨损性能和抗高温腐蚀性能等进行了深入的分析。结论是以超音速电弧喷涂NiAl丝材作为结合底层,金属-陶瓷材料或高铬材料作为功能层并辅以高温封孔的复合涂层的制备技术,可以同时兼顾可靠性和经济性。     

CFB锅炉水冷壁耐磨涂层磨损性能试验研究

采用正交设计方法,通过极差分析研究电弧喷涂工艺参数对CFB锅炉水冷壁涂层耐磨性的影响。结果表明,影响涂层性能的工艺参数主要是电弧电流,其次是喷涂距离,而电弧电压和雾化空气压力的影响很小。通过涂层耐磨性试验,进一步验证最佳喷涂工艺参数组合可以获得良好耐磨性能的涂层。     

12Cr13不锈钢表面超声速火焰喷涂 CrNi/CrC复合涂层工艺研究

对在12Cr13不锈钢材料基体表面采用超声速火焰喷涂技术制备CrNi/CrC耐磨复合涂层的工艺进行了研究,根据涂层使用环境、功能及性能要求,进行了工艺参数对比试验,得到涂层显微硬度、孔隙率、结合强度、显微组织形貌等在12Cr13不锈钢基体表面的变化趋势及质量情况。给出了12Cr13不锈钢表面超声速火焰喷涂CrNi/CrC复合涂层的工艺过程,对喷涂结果进行了切削验证、表面检验和涂层检验,确认合理的工艺参数可以使涂层性能指标符合标准要求。     

多孔介质燃气热水器性能试验分析

多孔介质燃烧技术是指燃气与空气混合后的气体通入多孔介质材料,并在多孔介质孔隙中燃烧的技术。通过对现有的燃气热水器进行改造,利用全预混多孔介质燃烧技术,进行多孔介质燃气燃气热水器新型样机设计;同时,对多孔介质燃气热水器进行了性能试验,并与原机型进行了数据对比分析。可以看出引入全预混多孔介质燃烧技术后,负荷调节范围相比目前常见的大气式燃烧技术可以进行拓宽;同时,热水器污染物排放更低,热效率有所提升,节能减排的效果更加显著。     

660／1000MW超超临界喷嘴叶栅耐磨涂层研究

在超超临界机组中为减少喷嘴叶栅受固体颗粒冲蚀,日立公司在设计中提出了对660MW喷嘴叶栅在出气侧处喷涂NiCr-Cr3C2涂层,东汽表工所采用HVAF超音速火焰喷涂工艺,对660MW喷嘴叶栅从单叶片喷涂、组焊叶片喷涂,及涂层组织与性能分析等方面进行了大量的试验与研究。     

不同粘结层及温度对热障涂层热震性能的影响

研究了不同热喷喷涂方法制备的不同材料粘结层,在不同温度(1 000℃,1 150℃和1 180℃)下对热障涂层(TBC)热震性能的影响。结果表明,在1 000℃和1 150℃条件下,冷喷涂(CS)和空气助燃超音速火焰喷涂(HVAF)制备粘结层的TBC涂层热震寿命较高。1 180℃条件下,低压等离子喷涂(LPPS)制备粘结层的TBC涂层热震寿命最高,氧气助燃超音速火焰喷涂(HVOF)制备粘结层的TBC涂层热震寿命次之。涂层开裂失效模式均以TGO附近区域的陶瓷层开裂和TGO开裂为主。     

等离子喷涂的陶瓷涂层的特性

测量分析了三种等离子喷涂的陶瓷涂层 (Al2 O3 、Cr2 O3 、Cr3 C2 +NiCr)的显微组织、孔隙率、显微硬度及结合强度等性能 ,并通过吹砂试验对三种涂层的抗磨损性能进行了比较。结果表明 ,在抗冲蚀磨损方面 ,Cr2 O3 陶瓷涂层优于Al2 O3 及Cr3 C2 +NiCr涂层。