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熱電偶保護管上的表面涂層技術(shù)現(xiàn)狀

王明 2018-12-27 2554 184

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大數(shù)據(jù)治理

全面提升數(shù)據(jù)價值

賦能業(yè)務(wù)提質(zhì)增效

表面涂層技術(shù)能夠賦予零部件表面耐腐蝕、耐磨損、抗氧化、抗高溫等一系列特殊功能,具有顯著經(jīng)濟效益,國際上也越來越多地采用該技術(shù)來解決工件表面的高溫腐蝕和磨損問題。

  摘要:隨著我國工業(yè)自動化水平的進一步提高,對溫度數(shù)據(jù)的實時掌控成了軍工國防、科學(xué)研究、環(huán)境保護、氣象觀測和智能制造等領(lǐng)域的一種必備手段。熱電偶結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便,在各個領(lǐng)域的測溫環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用。然而其實際的使用環(huán)境相對復(fù)雜,所以就要求熱電偶保護管能應(yīng)對外部的機械損壞,同時保護熱電偶免遭介質(zhì)的化學(xué)腐蝕。本文將對熱電偶保護管上的表面涂層技術(shù)現(xiàn)狀做梳理和總結(jié)。

  表面涂層技術(shù)能夠賦予零部件表面耐腐蝕、耐磨損、抗氧化、抗高溫等一系列特殊功能,具有顯著經(jīng)濟效益,國際上也越來越多地采用該技術(shù)來解決工件表面的高溫腐蝕和磨損問題。

  梯度功能涂層技術(shù)適用于玻璃行業(yè)

  梯度功能材料最早是由日本科學(xué)家提出的概念,用以開發(fā)具有緩和熱應(yīng)力功能可應(yīng)用在高溫環(huán)境的超耐熱材料。這種材料的組合可有金屬-陶瓷、金屬-合金、非金屬-非金屬、非金屬-陶瓷、陶瓷-陶瓷等多種形式。而應(yīng)用于熱電偶保護管的梯度功能涂層技術(shù)不僅可以緩和熱應(yīng)力提高保護管涂層的使用壽命,還可以與金屬間化合物結(jié)合形成復(fù)合效果更佳的涂層。金屬間化合物和精細陶瓷梯度復(fù)合涂層技術(shù)近幾年的研究已經(jīng)相對成熟,它同時具有金屬間化合物優(yōu)良的耐熱性和耐蝕性特點,還具有精細陶瓷優(yōu)良的耐磨性和不粘性特點,因此非常適用于玻璃行業(yè),并且取得了很好的使用效果。

  熱噴涂技術(shù)最有可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生市場效益

  納米材料界面原子排列混亂且界面較大,很容易發(fā)生外力作用下的原子遷移擴散,使得材料本身具備良好的塑性、韌性和延展性。制備納米陶瓷涂層是一種能夠發(fā)揮納米材料優(yōu)勢的重要途徑,而熱噴涂技術(shù)是在納米陶瓷涂層的制備方法中最有可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生市場效益。

  究其原因共有4點:1.納米陶瓷涂層材料較大比表面積和極小的粒徑可以降低燒結(jié)致密化程度,節(jié)約有限的能源;2.使得結(jié)構(gòu)均勻化致密化,提高了陶瓷材料的可靠性;3.容易控制材料的組分及結(jié)構(gòu),可以制備定向設(shè)計的納米材料組織結(jié)構(gòu),充分發(fā)掘陶瓷材料的應(yīng)用潛力;4.與微米陶瓷涂層相比,納米陶瓷涂層材料抗腐蝕性能提高一倍以上,耐磨性能提高四倍以上。納米陶瓷涂層和熱噴涂技術(shù)相結(jié)合保留4點優(yōu)勢的同時,還兼顧了熱噴涂技術(shù)工藝簡單、沉積率高和容易形成復(fù)合涂層等優(yōu)點,具有很好的市場應(yīng)用前景。

  金屬間化合物涂層技術(shù)提升性能最顯著

  一般情況下,熱電偶保護套管主要的失效原因是被磨損或者被高溫腐蝕,而普通的高溫合金和金屬陶瓷不能繼續(xù)擔(dān)此重任,起到很好的防護效果。這時,有序金屬間化合物就成了一種很好的解決方案,因為其具有一系列優(yōu)異的性能,內(nèi)部晶體有序結(jié)構(gòu)及金屬鍵和共價鍵共存使其在高溫下還能保持高強度,很多工況下屈服強度隨溫度升高而升高。有序金屬間化合物高溫材料是很有應(yīng)用前景的特殊高溫材料,其耐熱性能在高溫合金和陶瓷材料之間。

  為了發(fā)揮金屬間化合物的特性,并且利用表面技術(shù)避開其脆性大的劣勢,采用涂層技術(shù)將金屬間化合物材料與熱電偶保護套管結(jié)合,可使熱電偶套管的性能得到顯著的提升:1.耐腐蝕性能和抗氧化性能得到提升,針對硫化氫的防護效果特別明顯;2.涂層傳承了金屬間化合物高溫高硬度的特點,耐磨性能得到提升;3.與高溫合金相比,耐熱性能可提升200℃左右;4.普通材料替代了高價材料,使得產(chǎn)品性價比得到提升。

  結(jié)語

  目前,熱電偶保護管上的表面涂層技術(shù)包含:梯度功能涂層技術(shù)、納米陶瓷涂層技術(shù)和金屬間化合物涂層技術(shù),極大地提升了熱電偶保護套管的耐磨損、耐腐蝕和耐高溫等性能。目前,梯度功能涂層技術(shù)在玻璃行業(yè)取得了很好的使用效果,納米陶瓷涂層技術(shù)和熱噴涂技術(shù)的結(jié)合最有可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生市場效益,金屬間化合物涂層技術(shù)提升熱電偶保護套管性能最顯著。隨著涂層技術(shù)和表面工程技術(shù)的發(fā)展,熱電偶保護管的涂層應(yīng)用會更加廣泛,市場前景大好。

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