BGRIMM表面強化成套技術輸出
------PTA耐磨涂層的制備技術交鑰匙工程
BGRIMM 熱噴涂技術中心
PTA耐磨涂層的制備技術介紹
等離子弧粉末堆焊（又稱“PTA堆焊技術）作為表面強化技術的一項重要分支，通過在零件表面堆焊耐磨損耐腐蝕的合金粉末使零件表面獲得優質性能。它具有高效、低稀釋率、自動化程度高、堆焊用材料范圍廣等優點，在國內外已得到迅速發展和廣泛使用。
PTA原理及特點
PTA堆焊原理
粉末等離子弧堆焊是以氫氣等離子弧為熱源，選用一定成分的耐磨損耐腐蝕合金粉末作為填充金屬的特種堆焊工藝。堆焊時主要利用轉移弧在工件表面產生熔池，合金粉末按需要量連續供給，在送粉氣流作用下送入焊槍，并吹入電弧中。粉末在弧柱中被預先加熱，呈熔化或半熔化狀態，噴射到工件熔池里，在熔池里充分熔化，并排出氣體和浮出熔渣。隨著焊槍和工件的相對移動，合金熔池逐漸凝固，便在工件上獲得所需的合金熔敷層。
PTA堆焊特點
相比較其它通過形成冶金結合強化表面的堆焊技術，如氧乙炔火焰堆焊、焊條電弧堆焊等，粉末等離子弧堆焊具有突出的優點。
(1)堆焊質量優良。等離子弧溫度高、能量集中、穩定性好，在工件上引起的殘余應力和變形小。
(2)稀釋率低。等離子弧堆焊的稀釋率可控制在5%一10%，或更低。
(3)可控性好?？梢酝ㄟ^改變功率、改變氣體的種類、流量及噴嘴的結構尺寸來調節等離子弧的氣氛、溫度等電弧參數，從而實現高效自動化生產，提高勞動生產率。
(4)使用材料范圍廣。堆焊合金粉末作為熔敷材料，不受鑄造、軋制、拔絲等加工工藝的限制，可依據不同性能要求配置不同成分的合金粉末，特別適用于那些難于制絲但是易于制粉的硬質耐磨合金，以獲得所需性能的堆焊層。
等離子噴焊層與基體材料在焊層與基材界面上有明顯的互溶區，基材存在一定深度的熱影響區，是典型的冶金結合。等離子噴焊能量集中，冷凝速度較快，噴焊層呈樹枝狀結晶的金相組織。
噴焊層與基材間是冶金結合，一般無氣孔和氧化物夾渣。噴焊層厚度范圍大，最厚可達十幾毫米，但噴焊層因熱應力和熔池結晶過程中產生的組織應力，使高硬度材料噴焊層裂紋敏感性較強。
等離子噴焊一般配有噴焊機床，自動化程度高，適于規則、大批量零件的生產。
PTA耐磨涂層的制備技術簡介
2005年我中心開始PTA堆焊整套系統的研發，經過長達4年的積累，于2009年6月成功完成整套系統的設備、工藝和無磁粉末的研發工作。并于同年10月完成了該技術向勝利油田某機械加工廠的輸出。目前該套系統運行穩定，給企業帶來了巨大的經濟效益。
圖1為我中心設計制造的PTA堆焊系統。
圖1 PTA堆焊系統
圖2為該系統完成無磁鉆鋌耐磨涂層制備圖。在生產實踐中反映出該設備運行穩定，操控簡單，堆焊層稀釋率低、成形好、效率高、節約材料和加工量小。
圖2 無磁鉆鋌的耐磨涂層制備
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