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技术性问答
发布时间:
2015-03-13 00:00
来源:
◆超声速热喷涂能替代电镀硬铬吗?
镀铬层具有硬度高、耐磨、耐蚀、长期保持表面光亮、工艺简单和成本较低等特点。长期以来,铬镀层除了作为装饰涂层外,还广泛用作机械零部件的耐磨和耐蚀涂层。另外,电镀硬铬镀层技术还常常用来修复破损部件。但是,电镀硬铬过程中产生的Cr 会导致严重的环境污染,已制约了其发展和应用。传统的热喷涂方法,如等离子弧或低速燃烧被用来替代镀铬,虽取得了一定的成功,但过多的孔隙,粗糙的表面轮廓以及涂层较低的结合强度妨碍了它们的使用,在某些情况下,当这些方法被用作替代镀硬铬时,会出现裂纹和剥落。超声速热喷涂技术的发展提供了替代镀铬可行的方法。超声速热喷涂比镀铬有许多优越性,包括厚层喷涂性能(对有些材料可超过2.5mm),不受零部件尺寸限制,无需对化学溶液维护以及较低的安装应用成本等。超声速热喷涂工艺与至少有8个步骤的镀铬(不算抛光)
相比,是一项简单的仅有3个步骤的工艺。对大口径气缸衬筒、液压传动轴、输液
泵转子、活塞、飞机起落架、主旋翼轴、连铸结晶器铜板等易损件,采用超声速热
喷涂替代电镀硬铬,都获得了很好的使用效果。
◆怎样选择热喷涂耐磨涂层?
在机械零部件表面喷涂耐磨涂层的主要目的是提高性能和延长寿命。其基本出发点是对零部件进行表面强化、修旧利废、恢复因磨损或腐蚀而造成的尺寸超差,并赋予零部件更好的耐磨性能,提高产品质量。对于设备中的某些零部件,通过喷涂耐磨涂层,将会提高整机的性能和技术指标,从而提高产品的质量。由于机械的工作环境和服役条件不同,其磨损机制也不尽相同,因此应有针对性地选择合适的涂层。
(1)抗磨料磨损涂层许多零部件,如各种破碎机、泥浆泵、农用机械及混凝土搅拌机等工程机械,往往因遭受矿物、岩石、泥沙等磨料的磨损而失效。在此类机械磨损部件表面喷涂某些铁基、镍基、钴基材料或在这些喷涂材料中加入WC、Al2O3、Cr2O3、ZrO2等陶瓷颗粒获得复合涂层,可显著提高其抗磨料磨损性能。
(2)抗粘着磨损涂层 在零部件表面喷涂铁基、镍基或钴基的WC、Al2O3、Cr2O3、ZrO2复合涂层,或喷涂陶瓷,将增大或改变摩擦副间的物理、化学及晶体结构的差异和性质,从而提高机械零部件的抗粘着磨损性能。另外,在边界润滑条件下,钼涂层具有优异的耐粘着磨损性能。
(3)耐微动磨损涂层 凸轮从动件、气缸衬套、涡轮叶片等零部件常因微动磨损而失效,喷涂自熔合金、氧化物或碳化物金属陶瓷、某些镍、铁、钴基材料可显著提高零部件的抗微动磨损性能。
(4)耐热磨损涂层各种热作模具、轧管定径穿孔机、压铸模具以及粉末冶金模具等,不仅服役在较高的温度环境下,而且遭受磨损、挤压、冲击及冷热疲劳作用,可喷涂某些钴基自熔合金、Ni/A1以及陶瓷来提高耐高温磨损性能。
(5)耐冲击磨损和耐气蚀磨损涂层各种风机、水电阀等的失效主要是由于冲蚀磨损而引起的:而水轮机叶片、喷头及各种气缸衬套常因气蚀磨损而失效,可喷涂镍基自熔合金、自熔合金加铜粉、不锈钢、超细Al2O3、Cr2O3、WC复合粉末来显著提高零部件的耐冲蚀磨损和耐气蚀磨损能力。
◆影响铸渗质量的因素有哪些?
影响铸渗质量的因素有以下几个方面。
(1)合金粒度对铸渗的影响 铁合金粒度对铸渗质量有影响,结果见表5-2。除粒度小于0.06mm的以外都可以熔合,但粒度小于0.15mm时浸透深度浅,细粒度膏剂形成的合金层性能和组织的均匀性好。
铁合金粒度/mm | 形成合金层能力 | 与金属液浸透能力 | 膏剂强度 |
〈0.06 | 不能形成合金层 | ↓增强 | ↑降低 |
0.06-0.15 | 能形成合金层,但浸透深度浅 | ||
0.15-0.40 | 能良好地形成合金层 | ||
0.40-0.60 | |||
0.60-1.00 | |||
1.00-1.40 |
(2)浇注温度对铸渗的影响浇注温度过低,合金涂料层得不到充分的热量,加之流动性差,金属液渗透能力下降,金属液不易与合金颗粒熔化,常出现夹渣和气孔等缺陷。浇注温度过高,则合金涂料层易被金属液冲散,形成不了表面合金层。同时,浇注温度要与合金涂料层中的合金种类与配比相配合,如用Cr-Fe进行表面合金化,母材为铸铁时,浇注温度以1390°为宜;用高碳铬铁粉表面合金化,当母材为低锰铸钢时,适宜的浇注温度为1580°。
(3)熔剂对铸渗的影响 适当地加入熔剂有利于铸件表面合金化。熔剂的良好作用在于它能改善金属液对合金粉的浸润能力,这是因为熔剂有防止合金颗粒表面氧化,洁净合金表面的作用。因此,凡熔点低、密度小、流动性和防氧化去锈能力良好的物质均可作为熔剂。通常采用的复合熔剂(以硼砂为主,适当添加硫酸钠和氟化物等),有益于消除合金层中的熔渣。熔剂加入量占合金粉末质量的2%~10%均可收到良好的效果。数量过多,在同样数量粘结剂条件下,合金膏剂强度低。
(4)粘结剂对铸渗的影响 为了防止增强颗粒在浇注过程中被金属液冲散,通常要加入粘结剂将增强颗粒制成合金膏块,再将其放入铸型的特定部位,或者直接涂覆在铸型表面,烘干后再浇注。粘结剂种类和用量要合适,否则在高温金属液的作用下容易发生化学反应,生成气体或者其他杂质,造成气孔和夹渣等缺陷。常用的粘结剂有树脂、水玻璃、桐油等。
(5)涂料层厚度对铸渗的影响涂料层薄时,高温下分解出来的合金少,不足以形成合金层,同时也易被金属液冲失。但过厚的涂料层将不能完全被金属液浸透和熔化,且浇注时易出现裂纹。较佳的涂料层厚度为3~8mm。
◆真空负压铸渗的基本原理是什么?
金属真空负压铸渗过程是液体金属在负压吸力的作用下,在多孔的松散颗粒间的复杂流动过程。基本原理是真空负压使金属液通过孔隙渗透到合金涂层内,包围合金颗粒,在熔剂和其他添加剂的共同作用下,通过一系列高温冶金物化反应在原涂层所在位置形成合金化层。因此,作为铸造技术和冶金强化技术的有机结合,金属真空负压铸渗技术充分利用了铸造凝固潜热的作用,将待渗元素熔化、分解和扩散,从而在铸件表面形成具有特殊性能的合金化铸渗强化层。
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