熱噴塗陶瓷粉末主要指氧化物、碳化物、氮化物、硼化物和矽化物粉末,常用的熱噴塗陶瓷粉末主要有Al2O3、ZrO2、TiO2、WC和Cr2O3。陶瓷塗層具有硬度高、耐磨性和耐熱性好等突出優點。等離子噴塗可以解決材料熔點高的問題,幾乎所有的陶瓷材料都可以噴塗,有些陶瓷塗層可以通過火焰噴塗獲得。
2、熱噴塗塑料
在金屬和非金屬表面噴塑具有美觀和耐腐蝕的特性。如果在塑料粉末中加入硬質相,塗層還可以具有壹定的耐磨性。聚乙烯塗層可耐250℃的溫度,耐室溫稀硫酸和稀鹽酸的腐蝕,耐濃鹽酸、氫氟酸和磷酸的腐蝕,並具有絕緣和自潤滑性能。常用的熱噴塗塑料包括尼龍和環氧樹脂。
熱噴塗技術是壹種強化和保護材料表面的新技術,在表面改性技術中占有重要地位。這項技術在中國從50年代開始,70年代末形成氣候。目前,它在設備、材料、工藝和科研方面發展和提高很快,已成為表面技術的重要組成部分。其發展趨勢是:設備(噴槍)向高能、高焓、高速發展;材料向系列化、標準化、商品化方向發展,以保證多功能、高質量塗料的需求;該工藝正朝著機械化和自動化方向發展,如計算機控制和機械手操作。如今,熱噴塗技術已廣泛應用於國民經濟的各個領域,其推廣應用前景廣闊。
壹、熱噴塗設備的新發展
近期,我國加快了裝備研制生產的步伐,目前已經形成了完整的科研生產體系。已有20多家單位從事熱噴塗設備的開發和生產,可生產各種類型的氧乙炔火焰噴塗設備和噴熔設備。新型電弧噴塗設備:成套等離子噴塗設備和噴焊設備;各種專用機床;熱噴塗空氣凈化設備、預處理和後處理設備。單機品種達到了100以上。這些產品的開發和生產保證了熱噴塗技術的發展,其中突出的有:
1、高速火焰噴塗裝置目前國外引進的高速火焰噴塗裝置(HVOF)和(HVAF)以及超音速等離子噴塗設備的特點是顆粒飛行速度快,塗層與基體結合強度高,孔隙率低。這些設備在航天、航空、冶金、化工和電力工業中發揮了重要作用。但進口設備價格昂貴,燃料(丙烷、丙烯)不易推廣。針對上述情況,結合我國國情,四川長城噴塗技術研究所研制成功了以氧乙炔火焰為熱源的高速噴槍。由於乙炔壓力的限制,雖然目前顆粒的飛行速度不是超音速,但比常規氧乙炔火焰粉末噴塗高4 ~ 5倍,比大氣等離子噴塗高1 ~ 2倍。可噴塗的金屬和合金粉末材料包括al2o 3-TiO 2-Co-WC和熱塑性粉末材料如聚乙烯和尼龍。此外,Xi交通大學等單位成功研制了高速火焰(HVOF)噴塗裝置並開始應用。
2.高速電弧噴塗設備由於電弧噴塗具有結合強度高、能耗低、成本低等優點,這類設備近年來在國內越來越受到重視,並被積極采用,特別是在鋼結構的大面積長效防護工程和電站鍋爐管的熱腐蝕中。在普通電弧噴塗的基礎上,產學研用裝備工程中心裝甲兵工程學院和Xi安二炮工程學院最近研制了壹種高速電弧噴塗槍。氣流速度超過600m/s,其塗層結合強度、孔隙率等指標優於普通電弧噴塗,正在進壹步推廣應用。
3.氧-乙炔火焰金屬粉末噴塗裝置氧-乙炔火焰金屬粉末噴塗技術目前在國內應用廣泛,幾乎所有大型企業都將其作為壹種修舊利廢的手段。上海、江蘇、武漢、四川等地研制生產了各種型號的噴塗、噴焊槍,已廣泛用於噴塗機組。上海焊割噴塗機械廠最近對原QHT-7/h火焰噴槍進行了改進,采用兩套噴嘴,使用兩種熱源:氧氣?乙炔火焰和氧氣?液化石油氣(國內瓶裝)。使用瓶裝液化石油氣作為可燃氣體,可以大大降低成本,給噴塗作業帶來更大的方便。
4.航天公司621研究所從60年代開始研制氣爆噴塗裝置,現在已經安裝了完整的氣爆噴塗裝置,為航天、航空等軍事部門噴塗了許多高密度、高質量的塗層。該設備已達到或接近國外同類產品的水平。近年來,北京長城鈦業有限公司與烏克蘭合作成立中外合資企業北京鈦新材料有限公司,從烏克蘭引進爆炸噴塗設備制造技術。現已能生產具有電腦控制三維行走機構的爆炸噴塗設備,並已銷往美國和臺灣省等地區。
5.氧-乙炔焰塑料粉末噴塗裝置近年來,采用氧-乙炔焰和沸騰送粉法,用專用噴槍噴塗塑料粉末,可獲得平整光滑的塑料塗層。這為大型工件、各種儲罐和管道的塑料塗層提供了壹種新方法。為此,沈陽熱噴塗廠、武漢材料防護研究所、裝甲兵工程學院先後研制了不同類型的火焰塑料粉末噴塗裝置,並進行了大規模施工,收到了良好的效果。其中,武漢材料保護研究所研制的FSP-ⅱ型塑料粉末火焰噴槍達到了UTP公司I-SPRAY-JET噴槍的水平。
6.新型等離子噴槍清華大學等單位研制成功QZNI高能內孔等離子噴槍。該槍功率可達75kW,熱效率、等離子射流平均焓、射流溫度、噴槍功率、粉末沈積速率均達到Metco大內孔噴槍水平。近日,北京熵科爾應用技術研究所成功研發出BT-G1、BT-G2、BT-G3新型等離子噴槍和BT-NI大口徑噴槍。同時還成功研制了BT-F1雙筒超細送粉器和物理冷卻系統,使國內等離子噴塗設備水平提高到壹個新的水平,縮短了與國外設備的差距。
7.新型噴砂設備亮相北京、上海等地最近成功研制出小型可回收噴砂設備和大型環保噴砂設備,大大改善了工作條件,減少了環境汙染,對我國熱噴塗技術的發展起到了積極的推動作用。
二、熱噴塗材料的新發展
人們把熱噴塗材料稱為熱噴塗“顆粒”。噴塗材料的性能、質量和品種是衡量塗料質量的重要標準之壹,也是影響經濟效益的關鍵因素。我國熱噴塗材料雖然起步較晚,但自70年代以來發展相當迅速。目前已有40多家廠家生產了近百個品種,基本能滿足國內需求。這些科研生產單位研制生產的熱噴塗材料大致可分為(近期新品種):
1.粉末材料北京礦冶研究總院研制的氧化釔部分穩定氧化鋯熱間隙塗層材料和具有抗高溫氧化性能的鎳鉻鋁鈷氧化釔底層材料已廣泛應用於航空發動機。重慶儀表材料研究所研制成功的噴塗空氣氧化鋯材料的熱障塗層也符合要求。北京礦冶研究總院研制成功的鎳鉻-碳化鉻復合粉末材料已作為高溫耐腐蝕耐磨塗層應用於多家電廠的水冷壁管上,應用效果良好。沈陽砂輪廠研制成功的氧化鋁和氧化鋁-氧化鈦粉末已廣泛應用於紡織機械和冶金設備,沈陽砂輪廠研制成功的CrB2粉末在連鑄機輥和底輥上的應用已初見成效。北京鋼鐵研究總院采用自蔓延法研制的XTiC+yCr3C2+zNi復合陶瓷材料適用於等離子噴塗。塗層的硬度可達54HRC,能承受800℃的高溫。自貢硬質合金廠生產的Co-WC合金粉末已得到廣泛應用。在四川等地研制成功的鉬基合金粉已成功應用於汽車同步環的噴塗。
2.線材北京工業大學成功研發並批量生產了含稀土元素的耐磨耐腐蝕熱噴塗金屬芯線。典型的焊絲有7Cr13、3Cr13和低碳馬氏體,適用於電弧和火焰噴塗。塗層的平均結合強度為50MPa,孔隙率小於7%,塗層的平均硬度為40~50 HRC。近日,北京有色金屬研究所成功研制出電弧噴塗底漆用鎳鋁合金絲材和電弧噴塗用鎳鉻合金絲材,用於高溫腐蝕和抗磨粒磨損(相當於45CT);美國TAFA公司)。裝甲兵工程學院研制出SL30鎳鉻合金絲塗層+有機金屬復合塗層,成功替代45CT美國TAFA公司的總裁。沈陽工業大學研制成功鐵基合金電弧噴塗背絲,替代鋁青銅絲。上海、北京、浙江、四川等地開發生產了鐵鉻鋁線、鋁鎂合金線、鋅鋁合金線和巴氏合金線。
3.塑料粉末在研制供氧乙炔火焰噴塗用聚乙烯、聚丙烯、尼龍等粉末的基礎上,有關單位最近又成功研制了氯化聚醚和改性氟塑料粉末,拓寬了塑料塗料的應用範圍,並已在防腐工程中得到應用。
4.從美國進口的陶瓷棒噴塗材料已成功應用於紡織機械,國內試制的陶瓷棒和柔性陶瓷絲已經問世,即將投放市場。以上材料都是我國近期出現的新品種。這些材料的開發和生產為我國熱噴塗技術的發展創造了有利條件。
三、熱噴塗技術的新發展
熱噴塗技術目前在我國已得到廣泛應用,近年來的發展趨勢和特點如下:
(1)大面積長效保護技術得到廣泛應用。對於長期暴露在室外大氣中的鋼結構,采用噴塗鋁、鋅及其合金代替傳統的塗裝方法,實施陰極保護進行長期大氣腐蝕防護,近年來發展迅速。如電視塔、橋梁、公路設施、水閘、微波塔、高壓輸電塔、地下電纜支架、航標浮鼓、豎井等大型工程,均采用噴塗鋁、鋅及其合金的方法進行防腐。目前國內從事這項工作的專業噴塗廠有幾十家,每年噴塗面積在幾百萬平方米以上。這項技術不僅在中國,而且在援外項目中得到了廣泛應用。
(2)利用熱噴塗技術修復和強化大型關鍵設備和進口零部件的國產化。近年來,在該領域已有不少成功的應用實例,如:壹米七軋機、高速風機轉子、大型擠壓機柱塞、大型齒輪、電極擠壓噴嘴、大功率汽車曲軸等。開展這些工作,壹是為了解決生產的迫切需要;二是節省了大量外匯。
(3)超音速火焰噴塗技術的應用隨著我國熱噴塗技術的發展和完善,對噴塗塗層質量的要求越來越高。近年來,美國等國家開發的高速氣體(HVOF)法是制備高質量塗層的新工藝。由於超音速火焰噴塗法具有許多優點,目前我國從國外引進了近十幾臺設備,在各個工業部門發揮著重要作用。
(4)氣體爆燃噴塗技術得到進壹步應用。由於顆粒的飛行速度可達800m/s以上,塗層與基體的結合強度可達100MPa以上,孔隙率小於1%,這種噴塗技術在某些領域優於其他噴塗方法。目前國內已安裝超過10套。
(5)如上所述,氧乙炔火焰塑料粉末噴塗技術發展迅速。近年來,國內出現了壹批生產氧乙炔焰塑料粉末的噴塗設備。采用該技術後,在化工儲罐、管道、陶瓷行業的濾泥框、印染行業的導布輥、煤炭行業帶式輸送機的鑄鐵托輥、石油行業的註聚設備、表面裝飾等方面得到了很好的應用,彌補了電噴塗的不足。為塑料塗料的應用開辟了壹條新的途徑。
(6)熱噴塗技術在化學防腐工程中的應用是機械零件在周圍介質的化學或電化學作用下失效的主要原因之壹。它不僅使大量金屬材料遭受損失,使停產損失更加難以估計,因此人們特別重視化學腐蝕防護。熱噴塗塗層在腐蝕介質特別是強介質腐蝕中的應用,以前壹直沒有突破,主要是封孔劑沒有解決。眾所周知,噴塗層是有氣孔的。如果孔隙不封閉,各種酸、堿、有機介質會滲入孔隙,使塗層脫落,影響防腐效果。根據防腐蝕工程的要求,我國最近研制成功了聚酯、有機聚合物、樹脂、塑料、粘合劑等幾十種類型的封孔劑,適用於酸、堿、鹽、有機物等腐蝕環境,使用溫度為80 ~ 350℃。采用陶瓷塗層、氧化物塗層或金屬或合金塗層,並根據不同介質選擇合適的封孔劑,已在多種化學腐蝕介質中應用,效果良好。該系列密封劑已獲得專利,並獲得國家發明獎。這些封閉劑的研制成功,為熱噴塗技術在化工防腐工程中的應用取得了新的進展。
(7)激光重熔技術的應用近年來,高頻感應重熔和真空感應重熔僅在壹定範圍內得到應用。激光重熔技術早在幾年前就已經進行了小範圍的試驗,但並沒有得到大範圍的應用。最近清華大學將激光重熔技術應用於閥門生產,上海第二紡織機械廠將激光重熔技術應用於紡織機械。
(8)熱噴塗技術還應用於建築裝飾和醫療保健。近年來,四川、上海、沈陽、雲南等地利用熱噴塗技術噴塗各種雕像、裝飾品和大型墻面,取得了良好的效果。比如沈陽國際商城的洋洋得意壁畫,就采用了熱噴塗技術。隨著熱噴塗技術的發展和完善,該技術已經滲透到其他領域,如生物領域的熱噴塗制造人工骨。目前國內已經有200多個臨床案例,效果非常好。此外,熱噴塗法制作的人工牙也已初步應用。
第四,進壹步推廣應用熱噴塗技術意義重大。
磨損和腐蝕是材料和零件失效的主要原因。據有關報道,發達國家因磨損和腐蝕造成的損失約占國民經濟總產值的3% ~ 5%,我國1993年因腐蝕造成的損失達100多億元,平均每天3億元。從65438年到0994年,我國國民經濟總產值為4.38萬億元,如果按損失4%計算,超過1700億元,“八五”期間推廣應用熱噴塗技術的直接經濟效益約為35億元。隨著人們對材料性能要求的進壹步提高,將對熱噴塗設備、技術和材料進行更深入的研究和探索。數據表明,熱噴塗技術作為壹種優良的表面改性技術,具有廣闊的發展前景,進壹步推廣應用該技術具有重要意義。
塑料簡介
[1]塑料是壹種人工合成的高分子化合物{polymer)},也可稱為聚合物或高分子,也俗稱塑料或樹脂,形狀可以自由變化。它是由單體原料通過合成或縮合反應聚合而成的物質。它由合成樹脂、填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、顏料和其他添加劑組成。它的主要成分是合成樹脂。樹脂壹詞最初是以動植物分泌的脂類命名的,如松香和蟲膠。目前樹脂是指沒有摻入各種添加劑的聚合物。樹脂約占塑料總重量的40% ~ 100%。塑料的基本性能主要取決於樹脂的性質,但添加劑也起著重要作用。有些塑料基本上是由合成樹脂組成,沒有或很少添加添加劑,如有機玻璃和聚苯乙烯。所謂塑料其實是壹種合成樹脂,形狀類似於天然樹脂中的松脂,但之所以叫塑料,是因為它是用化學力合成的。
根據美國材料測試學會的定義,塑料是壹種以高分子量有機物為主要成分的材料。它在被加工時呈現固體形狀,並且可以在制造和加工期間通過流動來建模。
因此,從這壹解釋中,我們可以得到以下認識:
它是壹種高分子有機化合物。
它可以以多種形式存在,如液體固體膠體溶液等。
它可以被模制。
由於單體成分不同,塑料有很多種。
●產品種類繁多,多樣化。
具有不同的屬性。
●可以使用不同的處理方法。
術語塑料和樹脂經常互換使用。圖1.1顯示了塑料生產的過程。
圖1.1塑料生產流程
塑料可分為熱固性和熱塑性,前者不可整形使用,後者可重復生產。塑料高分子結構基本上有兩種:第壹種是線性結構,具有這種結構的高分子化合物稱為線性高分子化合物;二是本體結構,具有這種結構的高分子化合物稱為本體高分子化合物。有些聚合物有支鏈,稱為支化聚合物,屬於線性結構。有些聚合物雖然分子間交聯,但交聯程度較低,稱為網絡結構,屬於本體結構。
聚合物的分子結構分類;
線性結構
(b)線性結構(有分支)
(c)網絡結構(分子鏈之間少量交聯)
(d)身體結構(分子鏈之間的大量交聯)
兩種不同的結構表現出兩種相反的性能。線性聚合物(包括支鏈)由於獨立分子的存在,具有彈性和可塑性的特點,可溶於溶劑,加熱熔化,硬度和脆性較小。由於沒有獨立的大分子,塊狀結構聚合物沒有彈性和塑性,不能溶解熔化,只能溶脹,硬度高,脆性大。塑料有兩種聚合物,壹種是由線性聚合物制成的熱塑性塑料,另壹種是由本體聚合物制成的熱固性塑料。
與其他材料相比,塑料具有以下特點:
《耐化學腐蝕性》
< 2 >有光澤,部分透明或半透明。
< 3 >大多數是良好的絕緣體。
< 4 >輕而堅固
〈5〉易於加工,批量生產,價格低廉。
↓6↓用途廣泛,功效多樣,易上色,局部耐高溫。
塑料又分為通用塑料和工程塑料,主要以用途的廣泛性來定義。例如,PE和PP很便宜,可以在許多不同類型的機器上生產。工程塑料比較貴,但是原材料的穩定性和物理性能要好很多。壹般來說,它們兼具剛性和韌性。表1.1為塑料原料對照表,1至8項為通用塑料,9項和10介於兩者之間。壹般來說,PP、HDPE、LDPE、PVC、PS是五大通用塑料。
表1.1常用塑料原料對照表
學名
英文縮寫
銀杏
被通俗地命名/稱呼
聚丙烯
包裹郵遞(Parcel Post)
聚丙烯
高密度聚乙烯
(同high-densitypolyethylene)高密度聚乙烯
高密度聚乙烯
硬軟橡膠
低密度聚乙烯
低密度聚乙烯(low-density polyethylene的縮寫)
低密度聚乙烯(low-density polyethylene的縮寫)
線性低密度聚乙烯
LLDPE
線性低密度聚乙烯
聚氯乙烯
聚氯乙烯
聚氯乙烯
通用聚苯乙烯
GPPS
普通級聚苯乙烯
硬橡膠
可膨脹聚苯乙烯
EPS
泡沫聚苯乙烯
泡沫塑料
耐沖性聚苯乙烯
臀部
耐沖擊聚苯乙烯
耐沖擊硬橡膠
苯乙烯-丙烯腈共聚物
作為,三
苯乙烯-丙烯腈共聚物
透明強力粘合劑
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
防抱死制動裝置
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物
超級牢不可破膠水
聚甲基丙烯酸甲酯
聚甲基丙烯酸甲酯
聚甲基丙烯酸酯
壓克力
乙烯-醋酸乙烯共聚物
艙外活動
* * *乙烯和醋酸乙烯酯的聚合物
橡膠膠水
聚對苯二甲酸乙二醇酯
正電子發射計算機斷層掃描(Positron Emission Computed Tomography)
聚對苯二甲酸乙二醇酯
聚酯
聚對苯二甲酸丁二醇酯
聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate的縮寫)
聚對苯二甲酸丁酯
聚酰胺(尼龍6.66)
巴拿馬
聚酰胺尼龍
聚碳酸酯
個人電腦
聚碳酸酯樹脂
防彈膠
聚縮醛樹脂
砰的壹聲
聚縮醛樹脂
競賽並奪取鋼鐵
聚苯醚
聚苯醚(Polyphenylene Oxide的縮寫)
二甲苯氧化物
去甲酰基
聚苯硫醚
再附言
聚苯硫醚
聚氨酯
聚氨酯
聚氨酯氨基甲酸酯
[編輯本段]塑料的特性
塑料主要有以下特點:
①大多數塑料質輕,化學性質穩定,不會生銹;②抗沖擊性好;③良好的透明性和耐磨性;④絕緣性好,導熱系數低;⑤整體成型性和著色性好,加工成本低;⑥大多數塑料耐熱性差,熱膨脹率高,容易燃燒;⑦尺寸穩定性差,易變形;8大部分塑料耐低溫性能差,低溫時變脆;⑨容易老化;⑩有些塑料可溶於溶劑。
塑料可分為熱固性和熱塑性,前者不可整形使用,後者可重復生產。
塑料高分子結構基本上有兩種:第壹種是線性結構,具有這種結構的高分子化合物稱為線性高分子化合物;二是本體結構,具有這種結構的高分子化合物稱為本體高分子化合物。有些聚合物有支鏈,稱為支化聚合物,屬於線性結構。有些聚合物雖然分子間交聯,但交聯程度較低,稱為網絡結構,屬於本體結構。
兩種不同的結構表現出兩種相反的性能。線性聚合物(包括支鏈)由於獨立分子的存在,具有彈性和可塑性的特點,可溶於溶劑,加熱熔化,硬度和脆性較小。由於沒有獨立的大分子,塊狀結構聚合物沒有彈性和塑性,不能溶解熔化,只能溶脹,硬度高,脆性大。塑料有兩種聚合物,壹種是由線性聚合物制成的熱塑性塑料,另壹種是由本體聚合物制成的熱固性塑料。