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耐磨热电偶耐磨层喷涂专业知识分享

2017/11/11 19:21:36 分类:温度测量 
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耐磨热电偶的保护管耐磨性能直接影响耐磨热电偶使用寿命,热电偶耐磨头通常采用喷涂耐磨材料或使用耐磨合金材料制成。本文对耐磨热电偶的耐磨涂层知识做专业介绍。

常见材料的表面改性技术种类很多,传统的方法有金属渗C、N、B等,而热电偶保护管应用最多的热喷涂或喷焊工艺。

1、热电偶保护管涂层
为了提高耐磨热电偶保护管耐磨性,通常在热电偶保护管表面喷涂WC系列金属陶瓷,其硬度可达75HRA,并可保持到500℃。由于其硬度极高,即使在恶劣条件下仍可长期使用,适用于重油和粉煤混烧过程及水泥熟料测温。其测温如图1所示。作为热电偶保护管,除喷涂WC外,还可喷涂Ni-Cr-Si-B合金,在1000℃左右的工作环境,则应喷涂钴基合金。
耐磨热电偶
①对耐磨涂层的要求
对耐磨涂层的要求取决于耐磨涂层与基体材料的机械与化学匹配性、载荷的方向与大小以及涂层本身的性能。对耐磨涂层牢固性的要求:基体应无变形,有足够的硬度及屈服强度,以支承涂层不发生变形。

a、涂层与基体材料的弹性模量要匹配。若涂层与基体材料的弹性模量不匹配,在负荷下会于基体界面处产生陡变式应力。
表1     高速钢与碳合物的弹性模量
材料                            高速钢    ZrC    VC    TiC    HfC   NhC   TaC    WC+12.2%Co    WC+5.5%Co    WC    金刚石
弹性模量/×106MPa     0.2         0.41   0.43  0.45  0.46  0.51    0.54   0.57                    0.61                 0.61    0.79

b、热膨胀系数要匹配。涂层与基体材料的热膨胀系数不匹配,会因体积变化而产生应力。通常薄涂层的热膨胀受基体热膨胀而产生热应力。热膨胀系数差别越大,涂层中的热应力就会越大。
表2  碳化物、氮化物涂层材料及钢的热膨胀系数
材料名称                                热膨胀系数/×106K-1
碳化物      TiC                         7.4
                ZrC                         6.4
                HfC                        6.6
                NbC                       6.6
                TaC                        6.3
                Cr3C2                    10.3
                WC                        4.2-5.0
氮化物      TiN                        9.35
                ZrN                        7.24
                HfN                        6.9
                VN                         8.1
                NbN                      10.1
                TaN                       3.6
                CrN                        2.3
金属陶瓷  WC+5.5%Co          5.4
                WC+12.2%Co        5.4
钢            低合金钢                 15
                高速钢                    12

2、耐磨层对耐磨涂料的选择
金属陶瓷是用金属或合金作粘结相,用陶瓷颗粒作强化硬质相的重要涂层材料。这里特别要求基质相金属或合金溶体对陶瓷颗粒有良好的润湿能力,从而使陶瓷颗粒与涂层的金属粘结相间有足够的粘结强度,使涂层在使用过程中不会出现陶瓷颗粒从涂层中脱落出来。

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