热障涂层专利

1，热喷涂陶瓷粉末

热喷涂陶瓷粉末主要指氧化物、碳化物、氮化物、硼化物和硅化物粉末，常用的热喷涂陶瓷粉末主要有Al2O3、ZrO2、TiO2、WC和Cr2O3。陶瓷涂层具有硬度高、耐磨性和耐热性好等突出优点。等离子喷涂可以解决材料熔点高的问题，几乎所有的陶瓷材料都可以喷涂，有些陶瓷涂层可以通过火焰喷涂获得。

2、热喷涂塑料

在金属和非金属表面喷塑具有美观和耐腐蚀的特性。如果在塑料粉末中加入硬质相，涂层还可以具有一定的耐磨性。聚乙烯涂层可耐250℃的温度，耐室温稀硫酸和稀盐酸的腐蚀，耐浓盐酸、氢氟酸和磷酸的腐蚀，并具有绝缘和自润滑性能。常用的热喷涂塑料包括尼龙和环氧树脂。

热喷涂技术是一种强化和保护材料表面的新技术，在表面改性技术中占有重要地位。这项技术在中国从50年代开始，70年代末形成气候。目前，它在设备、材料、工艺和科研方面发展和提高很快，已成为表面技术的重要组成部分。其发展趋势是:设备(喷枪)向高能、高焓、高速发展；材料向系列化、标准化、商品化方向发展，以保证多功能、高质量涂料的需求；该工艺正朝着机械化和自动化方向发展，如计算机控制和机械手操作。如今，热喷涂技术已广泛应用于国民经济的各个领域，其推广应用前景广阔。

一、热喷涂设备的新发展

近期，我国加快了装备研制生产的步伐，目前已经形成了完整的科研生产体系。已有20多家单位从事热喷涂设备的开发和生产，可生产各种类型的氧乙炔火焰喷涂设备和喷熔设备。新型电弧喷涂设备:成套等离子喷涂设备和喷焊设备；各种专用机床；热喷涂空气净化设备、预处理和后处理设备。单机品种达到了100以上。这些产品的开发和生产保证了热喷涂技术的发展，其中突出的有:

1、高速火焰喷涂装置目前国外引进的高速火焰喷涂装置(HVOF)和(HVAF)以及超音速等离子喷涂设备的特点是颗粒飞行速度快，涂层与基体结合强度高，孔隙率低。这些设备在航天、航空、冶金、化工和电力工业中发挥了重要作用。但进口设备价格昂贵，燃料(丙烷、丙烯)不易推广。针对上述情况，结合我国国情，四川长城喷涂技术研究所研制成功了以氧乙炔火焰为热源的高速喷枪。由于乙炔压力的限制，虽然目前颗粒的飞行速度不是超音速，但比常规氧乙炔火焰粉末喷涂高4 ~ 5倍，比大气等离子喷涂高1 ~ 2倍。可喷涂的金属和合金粉末材料包括al2o 3-TiO 2-Co-WC和热塑性粉末材料如聚乙烯和尼龙。此外，Xi交通大学等单位成功研制了高速火焰(HVOF)喷涂装置并开始应用。

2.高速电弧喷涂设备由于电弧喷涂具有结合强度高、能耗低、成本低等优点，这类设备近年来在国内越来越受到重视，并被积极采用，特别是在钢结构的大面积长效防护工程和电站锅炉管的热腐蚀中。在普通电弧喷涂的基础上，产学研用装备工程中心装甲兵工程学院和Xi安二炮工程学院最近研制了一种高速电弧喷涂枪。气流速度超过600m/s，其涂层结合强度、孔隙率等指标优于普通电弧喷涂，正在进一步推广应用。

3.氧-乙炔火焰金属粉末喷涂装置氧-乙炔火焰金属粉末喷涂技术目前在国内应用广泛，几乎所有大型企业都将其作为一种修旧利废的手段。上海、江苏、武汉、四川等地研制生产了各种型号的喷涂和喷焊枪，已广泛用于喷涂机组。上海焊割喷涂机械厂最近对原QHT-7/h火焰喷枪进行了改进，采用两套喷嘴，使用两种热源:氧气？乙炔火焰和氧气？液化石油气(国内瓶装)。使用瓶装液化石油气作为可燃气体，可以大大降低成本，给喷涂作业带来更大的方便。

4.航天公司621研究所从60年代开始研制气爆喷涂装置，现在已经安装了完整的气爆喷涂装置，为航天、航空等军事部门喷涂了许多高密度、高质量的涂层。该设备已达到或接近国外同类产品的水平。近年来，北京长城钛业有限公司与乌克兰合作成立中外合资企业北京钛新材料有限公司，从乌克兰引进爆炸喷涂设备制造技术。现已能生产具有电脑控制三维行走机构的爆炸喷涂设备，并已销往美国和台湾省等地区。

5.氧-乙炔焰塑料粉末喷涂装置近年来，采用氧-乙炔焰和沸腾送粉法，用专用喷枪喷涂塑料粉末，可获得平整光滑的塑料涂层。这为大型工件、各种储罐和管道的塑料涂层提供了一种新方法。为此，沈阳热喷涂厂、武汉材料防护研究所、装甲兵工程学院先后研制了不同类型的火焰塑料粉末喷涂装置，并进行了大规模施工，收到了良好的效果。其中，武汉材料保护研究所研制的FSP-ⅱ型塑料粉末火焰喷枪达到了UTP公司I-SPRAY-JET喷枪的水平。

6.新型等离子喷枪清华大学等单位研制成功QZNI高能内孔等离子喷枪。该枪功率可达75kW，热效率、等离子射流平均焓、射流温度、喷枪功率、粉末沉积速率均达到Metco大内孔喷枪水平。近日，北京熵科尔应用技术研究所成功研发出BT-G1、BT-G2、BT-G3新型等离子喷枪和BT-NI大口径喷枪。同时还成功研制了BT-F1双筒超细送粉器和物理冷却系统，使国内等离子喷涂设备水平提高到一个新的水平，缩短了与国外设备的差距。

7.新型喷砂设备亮相北京、上海等地最近成功研制出小型可回收喷砂设备和大型环保喷砂设备，大大改善了工作条件，减少了环境污染，对我国热喷涂技术的发展起到了积极的推动作用。

二、热喷涂材料的新发展

人们把热喷涂材料称为热喷涂“颗粒”。喷涂材料的性能、质量和品种是衡量涂料质量的重要标准之一，也是影响经济效益的关键因素。我国热喷涂材料虽然起步较晚，但自70年代以来发展相当迅速。目前已有40多家厂家生产了近百个品种，基本能满足国内需求。这些科研生产单位研制生产的热喷涂材料大致可分为(近期新品种):

1.粉末材料北京矿冶研究总院研制的氧化钇部分稳定氧化锆热间隙涂层材料和具有抗高温氧化性能的镍铬铝钴氧化钇底层材料已广泛应用于航空发动机。重庆仪表材料研究所研制成功的喷涂空气氧化锆材料的热障涂层也符合要求。北京矿冶研究总院研制成功的镍铬-碳化铬复合粉末材料已作为高温耐腐蚀耐磨涂层应用于多家电厂的水冷壁管上，应用效果良好。沈阳砂轮厂研制成功的氧化铝和氧化铝-氧化钛粉末已广泛应用于纺织机械和冶金设备，沈阳砂轮厂研制成功的CrB2粉末在连铸机辊和底辊上的应用已初见成效。北京钢铁研究总院采用自蔓延法研制的XTiC+yCr3C2+zNi复合陶瓷材料适用于等离子喷涂。涂层的硬度可达54HRC，能承受800℃的高温。自贡硬质合金厂生产的Co-WC合金粉末已得到广泛应用。在四川等地研制成功的钼基合金粉已成功应用于汽车同步环的喷涂。

2.线材北京工业大学成功研发并批量生产了含稀土元素的耐磨耐腐蚀热喷涂金属芯线。典型的焊丝有7Cr13、3Cr13和低碳马氏体，适用于电弧和火焰喷涂。涂层的平均结合强度为50MPa，孔隙率小于7%，涂层的平均硬度为40～50 HRC。近日，北京有色金属研究所成功研制出电弧喷涂底漆用镍铝合金丝材和电弧喷涂用镍铬合金丝材，用于高温腐蚀和抗磨粒磨损(相当于45CT)；美国TAFA公司)。装甲兵工程学院研制出SL30镍铬合金丝涂层+有机金属复合涂层，成功替代45CT美国TAFA公司的总裁。沈阳工业大学研制成功铁基合金电弧喷涂背丝，替代铝青铜丝。上海、北京、浙江、四川等地开发生产了铁铬铝线、铝镁合金线、锌铝合金线和巴氏合金线。

3.塑料粉末在研制供氧乙炔火焰喷涂用聚乙烯、聚丙烯、尼龙等粉末的基础上，有关单位最近又成功研制了氯化聚醚和改性氟塑料粉末，拓宽了塑料涂料的应用范围，并已在防腐工程中得到应用。

4.从美国进口的陶瓷棒喷涂材料已成功应用于纺织机械，国内试制的陶瓷棒和柔性陶瓷丝已经问世，即将投放市场。以上材料都是我国近期出现的新品种。这些材料的开发和生产为我国热喷涂技术的发展创造了有利条件。

三、热喷涂技术的新发展

热喷涂技术目前在我国已得到广泛应用，近年来的发展趋势和特点如下:

(1)大面积长效保护技术得到广泛应用。对于长期暴露在室外大气中的钢结构，采用喷涂铝、锌及其合金代替传统的涂装方法，实施阴极保护进行长期大气腐蚀防护，近年来发展迅速。如电视塔、桥梁、公路设施、水闸、微波塔、高压输电塔、地下电缆支架、航标浮鼓、竖井等大型工程，均采用喷涂铝、锌及其合金的方法进行防腐。目前国内从事这项工作的专业喷涂厂有几十家，每年喷涂面积在几百万平方米以上。这项技术不仅在中国，而且在援外项目中得到了广泛应用。

(2)利用热喷涂技术修复和强化大型关键设备和进口零部件的国产化。近年来，在该领域已有不少成功的应用实例，如:一米七轧机、高速风机转子、大型挤压机柱塞、大型齿轮、电极挤压喷嘴、大功率汽车曲轴等。开展这些工作，一是为了解决生产的迫切需要；二是节省了大量外汇。

(3)超音速火焰喷涂技术的应用随着我国热喷涂技术的发展和完善，对喷涂涂层质量的要求越来越高。近年来，美国等国家开发的高速气体(HVOF)法是制备高质量涂层的新工艺。由于超音速火焰喷涂法具有许多优点，目前我国从国外引进了近十几台设备，在各个工业部门发挥着重要作用。

(4)气体爆燃喷涂技术得到进一步应用。由于颗粒的飞行速度可达800m/s以上，涂层与基体的结合强度可达100MPa以上，孔隙率小于1%，这种喷涂技术在某些领域优于其他喷涂方法。目前国内已安装超过10套。

(5)如上所述，氧乙炔火焰塑料粉末喷涂技术发展迅速。近年来，国内出现了一批生产氧乙炔焰塑料粉末的喷涂设备。采用该技术后，在化工储罐、管道、陶瓷行业的滤泥框、印染行业的导布辊、煤炭行业带式输送机的铸铁托辊、石油行业的注聚设备、表面装饰等方面得到了很好的应用，弥补了电喷涂的不足。为塑料涂料的应用开辟了一条新的途径。

(6)热喷涂技术在化学防腐工程中的应用是机械零件在周围介质的化学或电化学作用下失效的主要原因之一。它不仅使大量金属材料遭受损失，使停产损失更加难以估计，因此人们特别重视化学腐蚀防护。热喷涂涂层在腐蚀介质特别是强介质腐蚀中的应用，以前一直没有突破，主要是封孔剂没有解决。众所周知，喷涂层是有气孔的。如果孔隙不封闭，各种酸、碱、有机介质会渗入孔隙，使涂层脱落，影响防腐效果。根据防腐蚀工程的要求，我国最近研制成功了聚酯、有机聚合物、树脂、塑料、粘合剂等几十种类型的封孔剂，适用于酸、碱、盐、有机物等腐蚀环境，使用温度为80 ~ 350℃。采用陶瓷涂层、氧化物涂层或金属或合金涂层，并根据不同介质选择合适的封孔剂，已在多种化学腐蚀介质中应用，效果良好。该系列密封剂已获得专利，并获得国家发明奖。这些封闭剂的研制成功，为热喷涂技术在化工防腐工程中的应用取得了新的进展。

(7)激光重熔技术的应用近年来，高频感应重熔和真空感应重熔仅在一定范围内得到应用。激光重熔技术早在几年前就已经进行了小范围的试验，但并没有得到大范围的应用。最近清华大学将激光重熔技术应用于阀门生产，上海第二纺织机械厂将激光重熔技术应用于纺织机械。

(8)热喷涂技术还应用于建筑装饰和医疗保健。近年来，四川、上海、沈阳、云南等地利用热喷涂技术喷涂各种雕像、装饰品和大型墙面，取得了良好的效果。比如沈阳国际商城的洋洋得意壁画，就采用了热喷涂技术。随着热喷涂技术的发展和完善，该技术已经渗透到其他领域，如生物领域的热喷涂制造人工骨。目前国内已经有200多个临床案例，效果非常好。此外，热喷涂法制作的人工牙也已初步应用。

第四，进一步推广应用热喷涂技术意义重大。

磨损和腐蚀是材料和零件失效的主要原因。据有关报道，发达国家因磨损和腐蚀造成的损失约占国民经济总产值的3% ~ 5%，我国1993年因腐蚀造成的损失达100多亿元，平均每天3亿元。从65438年到0994年，我国国民经济总产值为4.38万亿元，如果按损失4%计算，超过1700亿元，“八五”期间推广应用热喷涂技术的直接经济效益约为35亿元。随着人们对材料性能要求的进一步提高，将对热喷涂设备、技术和材料进行更深入的研究和探索。数据表明，热喷涂技术作为一种优良的表面改性技术，具有广阔的发展前景，进一步推广应用该技术具有重要意义。

塑料简介

[1]塑料是一种人工合成的高分子化合物{polymer)}，也可称为聚合物或高分子，也俗称塑料或树脂，形状可以自由变化。它是由单体原料通过合成或缩合反应聚合而成的物质。它由合成树脂、填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、颜料和其他添加剂组成。它的主要成分是合成树脂。树脂一词最初是以动植物分泌的脂类命名的，如松香和虫胶。目前树脂是指没有掺入各种添加剂的聚合物。树脂约占塑料总重量的40% ~ 100%。塑料的基本性能主要取决于树脂的性质，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂组成，没有或很少添加添加剂，如有机玻璃和聚苯乙烯。所谓塑料其实是一种合成树脂，形状类似于天然树脂中的松脂，但之所以叫塑料，是因为它是用化学力合成的。

根据美国材料测试学会的定义，塑料是一种以高分子量有机物为主要成分的材料。它在被加工时呈现固体形状，并且可以在制造和加工期间通过流动来建模。

因此，从这一解释中，我们可以得到以下认识:

它是一种高分子有机化合物。

它可以以多种形式存在，如液体固体胶体溶液等。

它可以被模制。

由于单体成分不同，塑料有很多种。

●产品种类繁多，多样化。

具有不同的属性。

●可以使用不同的处理方法。

术语塑料和树脂经常互换使用。图1.1显示了塑料生产的过程。

图1.1塑料生产流程

塑料可分为热固性和热塑性，前者不可整形使用，后者可重复生产。塑料高分子结构基本上有两种:第一种是线性结构，具有这种结构的高分子化合物称为线性高分子化合物；二是本体结构，具有这种结构的高分子化合物称为本体高分子化合物。有些聚合物有支链，称为支化聚合物，属于线性结构。有些聚合物虽然分子间交联，但交联程度较低，称为网络结构，属于本体结构。

聚合物的分子结构分类；

线性结构

(b)线性结构(有分支)

(c)网络结构(分子链之间少量交联)

(d)身体结构(分子链之间的大量交联)

两种不同的结构表现出两种相反的性能。线性聚合物(包括支链)由于独立分子的存在，具有弹性和可塑性的特点，可溶于溶剂，加热熔化，硬度和脆性较小。由于没有独立的大分子，块状结构聚合物没有弹性和塑性，不能溶解熔化，只能溶胀，硬度高，脆性大。塑料有两种聚合物，一种是由线性聚合物制成的热塑性塑料，另一种是由本体聚合物制成的热固性塑料。

与其他材料相比，塑料具有以下特点:

《耐化学腐蚀性》

< 2 >有光泽，部分透明或半透明。

< 3 >大多数是良好的绝缘体。

< 4 >轻而坚固

〈5〉易于加工，批量生产，价格低廉。

↓6↓用途广泛，功效多样，易上色，局部耐高温。

塑料又分为通用塑料和工程塑料，主要以用途的广泛性来定义。例如，PE和PP很便宜，可以在许多不同类型的机器上生产。工程塑料比较贵，但是原材料的稳定性和物理性能要好很多。一般来说，它们兼具刚性和韧性。表1.1为塑料原料对照表，1至8项为通用塑料，9项和10介于两者之间。一般来说，PP、HDPE、LDPE、PVC、PS是五大通用塑料。

表1.1常用塑料原料对照表

学名

英文缩写

银杏

被通俗地命名/称呼

聚丙烯

包裹邮递(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

硬软橡胶

低密度聚乙烯

低密度聚乙烯（low-density polyethylene的缩写）

线性低密度聚乙烯

LLDPE

线性低密度聚乙烯

聚氯乙烯

通用聚苯乙烯

GPPS

普通级聚苯乙烯

硬橡胶

可膨胀聚苯乙烯

EPS

泡沫聚苯乙烯

泡沫塑料

耐冲性聚苯乙烯

臀部

耐冲击聚苯乙烯

耐冲击硬橡胶

苯乙烯-丙烯腈共聚物

作为，三

苯乙烯-丙烯腈共聚物

透明强力粘合剂

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

防抱死制动装置

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物

超级牢不可破胶水

聚甲基丙烯酸甲酯

聚甲基丙烯酸酯

压克力

乙烯-醋酸乙烯共聚物

舱外活动

* * *乙烯和醋酸乙烯酯的聚合物

橡胶胶水

聚对苯二甲酸乙二醇酯

正电子发射计算机断层扫描（Positron Emission Computed Tomography）

聚对苯二甲酸乙二醇酯

聚酯

聚对苯二甲酸丁二醇酯

聚对苯二甲酸丁二醇酯（polybutylene terephthalate的缩写）

聚对苯二甲酸丁酯

聚酰胺(尼龙6.66)

巴拿马

聚酰胺尼龙

聚碳酸酯

个人电脑

聚碳酸酯树脂

防弹胶

聚缩醛树脂

砰的一声

聚缩醛树脂

竞赛并夺取钢铁

聚苯醚

聚苯醚（Polyphenylene Oxide的缩写）

二甲苯氧化物

去甲酰基

聚苯硫醚

再附言

聚苯硫醚

聚氨酯

聚氨酯氨基甲酸酯

[编辑本段]塑料的特性

塑料主要有以下特点:

①大多数塑料质轻，化学性质稳定，不会生锈；②抗冲击性好；③良好的透明性和耐磨性；④绝缘性好，导热系数低；⑤整体成型性和着色性好，加工成本低；⑥大多数塑料耐热性差，热膨胀率高，容易燃烧；⑦尺寸稳定性差，易变形；8大部分塑料耐低温性能差，低温时变脆；⑨容易老化；⑩有些塑料可溶于溶剂。

塑料可分为热固性和热塑性，前者不可整形使用，后者可重复生产。

塑料高分子结构基本上有两种:第一种是线性结构，具有这种结构的高分子化合物称为线性高分子化合物；二是本体结构，具有这种结构的高分子化合物称为本体高分子化合物。有些聚合物有支链，称为支化聚合物，属于线性结构。有些聚合物虽然分子间交联，但交联程度较低，称为网络结构，属于本体结构。