嘴二次雾化使用收敛—圆筒型锥形射流罩\喷嘴#。通过使用不同的二次雾化气，很容易有效地实现对射流的主动或被动气体保护，从而减小射流的氧化。被动保护是使用N2、Aa、Co2等气体作二次雾化气，在喷涂时保护粒子不被氧化。主动保护是指在被动保护的二次雾化气中加入燃烧性气体，喷涂过程中，每个微粒的边界气体层中包含了一些活性的燃气。燃气燃烧后，熔化的微粒的温度进一步提高；而且氧气遇到边界气体层中的活性燃气，它们的混合物立即燃烧，消耗掉氧气，保护金属微粒不被氧化。
1—空气嘴；2—后盖（绝缘电木）；3—送丝嘴；3—枪体；5—内
罩；6—雾化喷嘴；7—二次雾化喷嘴；8—电弧罩；9—前罩；10—雾化气嘴。 图2 封闭式喷嘴
3.4 电弧喷涂优点及应用 3.4．1 电弧喷涂优点
电弧喷涂技术与其它热喷涂方法相比, 具有如下特点:
结合强度高。应用电弧喷涂技术, 可以在不提高工件温度、不使用贵重底层材料的情况下获得高的结合强度, 结合强度大于20MPa。一般电弧喷涂层的结合强度是火焰喷涂层的2", 5 倍;
生产效率高。在单位时间内喷涂金属的质量大。电弧喷涂的生产效率正比于电弧电流, 相当于火焰喷涂的4 ", 5 倍;
成本低。电弧喷涂是热喷涂方法中能源利用率最充分的方法。火焰丝材喷涂的热能利用率为13% , 等离子喷涂为12%, 而电弧喷涂热能利用率高达57%。同时电能的价格又远低于氧气和乙炔,其费用通常仅为火焰喷涂的1/ 10;
安全性好。电弧喷涂技术仅使用电和压缩空气, 不用氧气、乙炔等易燃气体;喷涂质量稳定。电弧喷涂所有粒子均由丝材经电弧熔化雾化而成, 粒子得到充分
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的燃烧。
3.4．2电弧喷涂应用 一、长效防腐涂层的应用
锌、铝及锌铝合金是长效防腐蚀的主要涂层材料。锌与铝具有比铁更低的电极电位, 对钢铁基体起有阳极保护作用。广泛用于钢铁结构件耐大气、淡水、海水和土壤环境的长效防腐蚀涂层。桥梁钢结构长期暴露在户外环境中，风吹雨淋,加之河水、海水的蒸发冷凝，对钢结构形成比一般大气更潮湿、更恶劣的腐蚀环境。在沿海地区的跨海桥梁或栈桥，遭受含盐潮湿海风的腐蚀，以及旅客列车通过桥梁带来的污水腐蚀与污染，使枕木下的钢制纵梁腐蚀更为严重。采用电弧喷涂Al涂层加封孔剂的复合涂层的方法，使桥梁钢结构耐腐蚀寿命可达30 年以上。近几年应用电弧喷涂技术治理船结构钢的腐蚀已引起了有关方面的重视，取得了良好的成绩。电弧喷涂用于海军舰船钢结构的防腐蚀治理，明显地延长了舰船寿命，大幅度地节约了维修费用，有效地提高了舰船的航率和战斗力。目前已有多艘主战舰艇应用了该技术。海军4804 工厂南海表面工程推广站对舰艇进行了电弧喷涂铝和喷塑防腐蚀试验，该项目已通过了海军装修部组织的专家验收。全军装备维修表面工程研究中心研制成功了一种舰船钢板高速电弧喷涂铝基氧化铝金属陶瓷复合材料防滑涂层。目前该涂层已在海军某猎潜艇上进行了应用，经试用防滑效果良好, 得到了海军业务部门和使用单位的一致好评 。
煤矿井筒大型钢结构件是提升重物关键的承力部件，处于严重的腐蚀环境中。矿井的计寿命为50-100 年。据专家估计，我国煤炭系统每年因腐蚀造成的损失超过10 亿元人民币。常规的普遍方法为除锈、刷漆，防护年限仅为3 -5 年。采用电弧喷涂后,寿命在30 年以上。对我国自行设计和制造的特大型箱形钢结构框架体系济宁三号井副井井架外壁采用电弧喷涂锌涂层，内壁采用F53-31 红丹酚醛防锈漆2 遍的方法，提高了井架的使用寿命。对淮北桃园煤矿、山西晋山煤矿、河南铁王沟煤矿井筒钢结构进行了电弧喷涂，预计寿命在30 年以上。 球墨铸铁离心浇铸管道量大面广，广泛用于工业及民用输水管道，外壁喷锌对于管壁已经减薄的球铁管道尤为重要。国外铸铁生产厂在铸铁球化退火后( 保持管温在400 ℃以上) 直接喷锌，国内已建成若干条铸管喷锌生产线，采用大功率电弧喷涂机喷锌，单机生产可达60kg / h，涂层厚度控制在60-80μm 间。球
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墨铸铁管采用喷锌与沥青涂层体系后按有关国际标准使用寿命在100 年以上。 二、机械零件修复与预保护
我国冶金、石化、煤炭行业千吨以上压力机保有量近万台, 压力机的大型柱塞长期运行后表面出现划沟,影响密封效果,经多次磨削后因尺寸超限而报废。采用电弧喷涂高铬涂层不仅恢复使用功能,还能提高耐磨蚀性。采用电弧喷涂技术修复3500t 水压机副缸柱塞, 底层采用喷涂材料为铝青铜、?30mm 丝材, 喷涂底层厚度0.3 -0.5mm。喷涂工作层采用3Cr13,?30mm 丝材。喷涂后的尺寸大于工件标准尺寸2mm，经过喷涂后工件呈银色为最佳。修复后柱塞表面光滑、结构致密, 涂层与基体之间形成良好的结合, 表面硬度为HRC40。经过三年多的连续生产使用, 涂层无脱落, 无裂纹, 结合牢固, 耐磨性、耐蚀性等性能均满足设备要求和生产需要。
造纸烘缸是造纸机械中的重要部件，烘缸内通120℃蒸汽，外表面接触纸浆中腐蚀介质。不少地区水质差，腐蚀更为严重。烘缸表面因与刮刀接触还有磨损问题。采用自结合材料高温烘烤去除烘缸基体内的油污。车削加工螺纹粗化，表面喷砂粗化处理, 并吹去缸体表面的浮尘。电弧喷涂直径2mm 的F-75( NiAl) 合金丝作底层，喷涂直径2mm的3Cr13 不锈钢丝作工作层。预留出磨削加工量,环氧树脂封孔处理，磨削加工至标定尺寸，延长了烘缸使用寿命，也提高了生产质量。 电弧喷涂修复轴类零件应用普遍。曲轴是发动机的重要部件，它的变形、断裂、轴颈表面磨损对发动机的工作和寿命影响很大，因而在日常的使用和维修中, 针对曲轴存在的缺陷和提高对它的修理质量就显得特别重要。采用电弧喷涂材料Cr13 系列实心钢丝和用易轧制材料做外皮，内部填充合金粉末的芯管线材的方法制备的涂层与曲轴颈基体的结合强度高，耐磨性好，在一切正常的情况下，现场记录每200km 磨削0.02mm。对于直径> 50mm 的轴径的汽车车轴采用镍铝合金丝电弧喷涂打底，然后再喷涂工作层材料，成功修复了各种曲轴数百根。对江西新余电厂的200MW 的1号炉排粉机叶轮采用超音速电弧喷涂4Cr13 涂层进行修复，运行六个月，状况良好。上海某喷涂公司每年承接数百根各种印刷棍、印铁辊、印染辊的热喷涂修复工程，采用表面喷砂粗化、镍铝合金丝电弧喷涂打底，最后喷涂工作层。使用1 年多，效果极佳，而且可减少工时，降低成本，提高效率。广西某喷涂公司每年承接榨蔗糖的轧辊100 -200根。每根轧辊大约长3 -5m，
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需要单边喷涂几毫米至十几毫米才能满足要求。采用电弧喷涂镍铝合金丝打底，先喷涂0.1mm 左右，然后电弧喷涂工作层，有效解决了磨损问题。东北某大型企业需修复美国进口轴，采用电弧喷涂?0.3mm 镍铝合金丝打底0.1mm，然后电弧喷涂管状丝材做工作层。
三、工业锅炉受热管件耐高温防腐蚀涂层的应用
动力、造纸、化工等锅炉受热管件的高温腐蚀问题严重，受热管件中的水冷壁管、过热气管、再热气管、省煤气管常因过早失效而严重影响锅炉安全运行，造成很大经济损失。电弧喷涂已成为锅炉受热管件防止高温腐蚀的最重要手段。与其它热喷涂方法相比，选用专用丝材形成非消耗性涂层，喷涂效率高, 缩短锅炉停工检修时间，施工费用低, 现场适应性强, 在环境恶劣的锅炉现场作业保持稳定的喷涂质量。20 世纪80 年代，美国T AFA、METAL-SPRAY 等跨国热喷涂公司成功地推出了用于锅炉管道防腐蚀和抗磨损系列涂层。用于锅炉管道防腐蚀的典型涂层为电弧喷涂45CT涂层，这种涂层的热膨胀系数与碳钢管材料非常接近，大大降低了应用过程中机械剥落的可能性，且涂层脆性低，结合强度高。该涂层从试验到工程应用都表现出了优异的抗腐蚀性。高速电弧喷涂SL30 涂层+ 高温封孔剂的防护体系，通过在天津大港电厂和邯郸电厂等锅炉水冷壁的实际应用，防腐蚀效果明显。西柏坡电厂对锅炉水冷壁表面采用了电弧喷涂耐磨防腐蚀合金的方法，由美国METALSPRAY公司现场施工。经1 年的实际运行表明,涂层附着牢固，有效地保护了水冷壁，水冷壁不再发生高温腐蚀。 四、电弧喷涂快速制模技术
现代工业中塑料制品应用领域日益扩大, 塑料制品换型十分频繁, 要求缩短制造周期, 许多企业需要快速、经济的模具制造技术。电弧喷涂具有生产周期短、制模成本低, 原形尺寸不受限制, 尤其适用于难以机械加工, 图形复杂。带有装饰花纹的型腔模具, 可用于反应注塑成型工艺中的聚氨酯零件如汽车的驾驶盘、仪表盘、坐垫、靠垫、阻流板, 民用建筑的隔热材料、轻工业中的鞋底等。
3.5 电弧喷涂工艺
电弧喷涂层的微观结构主要取决于喷涂参数，例如，喷涂气流速度越高，喷涂粒子越小并且越快。喷涂参数与微观结构之间的关系可以通过分析孔隙率和氧化物含量或计算凝片厚度建立，涂层的性能可通过硬度、孔隙率和氧化物含量进行分析表征。用DPVZ000系统对飞行粒子的特征进行测定，如粒子尺寸、速度和
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温度。涂层是通过熔融粒子流的连续沉积建成的，单独的叠片是组成涂层的基本单元。因此，单独的叠片对于涂层的结构和性能有着重要影响。一个熔滴(Droplet)的沉积通过冲击、压扁、快速冷却和固化过程形成一个叠片(Splat)。
电弧喷涂距离越远，粒子的速度和温度越低，但尺寸保持不变。随着流速增加，熔滴的压扁程度和延展水平增加，这可用冲击时粒子的受力特点来解释。当流速增加时，惯性力有利于粘滞力和表面张力增加。气流速度增加，粒子直径减小速度增大，粘滞力和表面张力增加导致沉积层的硬度增加。氧化物含量随气流速度的增加而增大，这是因为粒子与氧接触的表面系数增加引起氧化加剧。孔隙率降低是因为粒子的变形量增加并导致粒子叠加面积增加，叠加产生的间隙减少所致。
喷涂后，涂层表面温度用红外热成像摄象机测量。结果表明：涂层低表面温度处形成了由叠片(Splat)间隙造成孔隙的非熔化凝片结构，孔隙率较高；中间表面温度处形成了带状的熔化与非熔化凝片相结合的微观结构，凝片截面呈柱状形态，孔隙率低；高表面温度处形成了带状的非熔化与熔化凝片，呈等轴形态。 由于各电弧喷涂设备的性能不尽相同，仅给出了下列工艺参数供参考。操作人员可根据焰流状况、丝材的熔化情况做必要的调整，直到得出满意的涂层。需要指出的是，粉芯丝材要比实芯丝材难喷一些，工艺及操作要求较严： 电弧电压：28-36 V 工作电流：200-300 A 喷涂移动速度：10-15 cm/s 喷涂角度：45-90度 喷涂距离：100-150 mm 风压：> 5 kg/cm2
喷涂时采用分片多遍喷涂的原则（ 1 mm厚涂层应至少喷8遍）。
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