一、超音速電弧噴涂的原理

電弧噴涂原理是利用兩根連續送進的金屬絲作為自耗電極，在其端部產生電弧作為熱源，用壓縮空氣將熔化了的絲材霧化,北京水冷壁噴涂并以超音速噴向工作件形成一種結合強度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂層的熱噴涂方法。其工作原理與普通電弧噴涂(亞音速霧化)一樣，超音速電弧噴涂是一一個不斷連續進行的熔化-霧化-沉積的過程。但在霧化方式上，超音速電弧噴涂與普通電弧噴涂有根本的區別，其優點是:霧化效果好，霧化后的粒子細小均勻，速度高，有利于獲得高質量的涂層。超音速電弧噴涂采用拉伐爾噴嘴，將氣流的速度從亞音速提高到超音速，加強了氣流對粒子的加速效果，從而提高了粒子速度。粒子速度對涂層的性能有很大的影響。粒子速度高，粒子沉積時對基體的撞擊作用就強，粒子變形就充分。有利于粒子與基體、粒子與粒子之間的結合，從而提高涂層的結合強度和內聚強度，粒子速度高，粒子沉積前在空氣中的飛行時間短，飛行中產生的氧化物就少，有利于粒子的結合，從而提高涂層的內聚強度，降低涂層的孔隙率。粒子速度越高，越有利于獲得高質量的涂層。隨著熱噴涂設備的更新換代，粒子速度在不斷提高，涂層的質量也不斷得到改善。超音速霧化減小了粒子的粒度，降低了涂層的粗糙度。

粗糙度是涂層的一項重要性能指標，它取決于霧化后粒子的粒度。超音速霧化加強了氣流對絲材端部熔化金屬間的作用，霧化的粒子細小均勻，大大降低了涂層的粗糙度。同時，粒子粒度的減小，也降低了粒子扁平化過程中的飛濺，有利于降低涂層的孔隙率。超音速霧 化是超音速電弧噴涂的出發點，是其與普通電弧噴涂的根本區別。超音速電弧噴涂設備包括電源、噴槍、送絲機構及其附件，關鍵設備是超音速電弧噴槍。我公司采用進口噴嘴,并且噴涂電流穩定，能在保證絲材霧化效果、涂層質量的前提下，一天的噴涂面積達到20m2。電弧噴涂時，弧區的溫度高達5000- 6000C，用氣伶的方式對噴嘴進行冷卻。

二、超音速電弧噴涂在熱電廠中的應用

在我國，“鍋爐四管”的磨損腐蝕一直是困擾CFE鍋爐電站的瓶頸問題。由此引起的鍋爐爆管、泄漏，腐蝕，停爐檢修等造成的經濟損失和社會影響是十分巨大的。鍋爐四管因長期處在硫化腐蝕、高溫氧化和粒子沖刷的環境中，工作環境十分惡劣。為解決磨損腐蝕失效問題，在國外，采用電弧噴涂技術，例如美國、德國、前蘇聯、日本等國，在鍋爐四管上，噴涂不同的合金材料，對減緩鍋爐管子的磨損腐蝕，延長使用周期，是很有效果的。在國內超音速電弧噴涂技術也得到廣泛應用，如我公司先后為國內幾十家電廠對鍋爐四管、外置式換熱器、爐膛埋管受熱面、冷渣器中的熱交換器、水(汽)冷式旋風分離器、涂層孔隙率低。涂層表面的孔隙率普遍低于1%， 提高了徐層的耐磨耐蝕性能。

由于超音速電弧噴涂具有獨特的優點，因此在材料防腐、耐磨，修舊利廢以及電力生產領域得到廣泛的應用，產生了很大的經濟效益和社會效益。

超音速電弧噴涂的研制和應有成功,說明該技術具有高度的先進性和科學性,具體表現如下:

1、應用空氣動力學原理和計算機設計以及拉伐爾噴嘴等手段，成功研制出超音速電弧噴槍，大幅度提高粒子速度，測得的粒子速度超過了當前國內外電弧噴涂粒子速度，其中鋁離子較大速度為385. 7m/s。

2、設計的超音速電弧噴涂電源，起弧可靠，還有拉伐爾噴嘴對氣流的加速作用，拉長了電弧并能保持電弧穩定，有效提高了絲材粒子的霧化效果和涂層的致密度、結合強度。膜式壁、爐膛水冷壁衛燃帶及其爐頂出口四周易磨損部位進行了噴涂，都取得了明顯效果。

三、超音速電弧噴涂的技術優點

超音速電弧噴涂與普通火焰噴涂相比，有以下技術優點:

1、熱效率高。

火焰噴涂產生的大部分熱量散失到大氣和冷卻系統中了，熱能的利用率僅為8- 15%。而電弧噴涂是直接用電能轉化為熱能來熔化絲材，熱能利用率

高達70- 80%。

2、生產效率高。電弧噴涂的生產效率高，表現在單位時間內噴涂的金屬絲材多。一般情況下，其生產效率是火焰噴涂的8倍以上。

3、操作簡單，安全可靠。電弧噴涂設備沒有復雜的操縱機構，只要把工作電流、電壓根據噴涂材料的不同選在規定范圍內，均可保證噴涂質量。現場僅使用電能和壓縮空氣，不用氧氣和乙炔等易燃氣體，安全可靠。

4、涂層結合強度高。

電弧噴涂可在不提高工作溫度，不使用貴重金屬的條件下獲得較高的結合強度，一 般可達20MPa,是火焰噴涂涂層強度的2.5倍。而超音速電弧噴涂徐層的結合強度可達60MPa,與等

離子的質量接近。