汽車工業(yè)的發(fā)展給鉬絲熱噴涂帶來(lái)機(jī)遇

羅掁中

(自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司成都分公司，四川 成都 610100)

1 高速發(fā)展的汽車工業(yè)

汽車工業(yè)是一個(gè)資本和技術(shù)都高度集中的產(chǎn)業(yè)，以汽車工業(yè)為龍頭，帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和行業(yè)蓬勃發(fā)展，已成為經(jīng)濟(jì)政策制訂者和廣大有識(shí)之士的共識(shí)。在發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家中汽車工業(yè)起著舉足輕重的作用。日本把汽車出口作為創(chuàng)匯和整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)依靠，其外匯來(lái)源有約20%來(lái)自汽車。美國(guó)是世界上汽車擁有量最大的國(guó)家，被譽(yù)為“載在輪子上的國(guó)家”。事實(shí)上，在當(dāng)今發(fā)達(dá)國(guó)家中，汽車已成為人們必不可少的交通運(yùn)輸工具，汽車工業(yè)也已成為國(guó)家不可動(dòng)搖的支柱產(chǎn)業(yè)。

我國(guó)的汽車工業(yè)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。自1956 年“長(zhǎng)春一汽”自主生產(chǎn)我國(guó)的第一輛汽車以來(lái)，始終以一個(gè)低檔次、慢速度的步伐前進(jìn)。40年后的1995 年，我國(guó)汽車綜合生產(chǎn)能力為180 萬(wàn)輛，汽車產(chǎn)量145 萬(wàn)輛，汽車工業(yè)總產(chǎn)值1 900 億，占整個(gè)國(guó)民生產(chǎn)總值的1%。進(jìn)入21 世紀(jì)，隨著改革開放的進(jìn)一步深入和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，人們對(duì)汽車的需求急劇增加，此時(shí)世界知名汽車品牌大量到我國(guó)合資建廠，使我國(guó)汽車工業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。2009 年中國(guó)首次超過(guò)日本和美國(guó)成為世界汽車生產(chǎn)第一大國(guó)，達(dá)到1 379 萬(wàn)輛;2013 年我國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到2 200 多萬(wàn)輛，相當(dāng)于美國(guó)和日本當(dāng)年汽車產(chǎn)量的總和(見表1)。

表1 近年中、美、日三國(guó)汽車產(chǎn)量統(tǒng)計(jì) 萬(wàn)輛

成都市龍泉驛區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)近年汽車工業(yè)的異軍突起，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際汽車工業(yè)的發(fā)展史上是特別典型的事例。到目前為止，龍泉驛區(qū)累計(jì)引進(jìn)一汽大眾、一汽豐田、吉利、沃爾沃和東風(fēng)神龍等11家整車企業(yè)，搭建成年產(chǎn)170 萬(wàn)輛車生產(chǎn)平臺(tái)和汽車千億元產(chǎn)業(yè)集群。2014 年成都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)汽車整車產(chǎn)量89.7 萬(wàn)輛，約占全國(guó)總年產(chǎn)2 372.29 萬(wàn)輛的3.8%，汽車整車和整機(jī)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入邁上千億元臺(tái)階。

2 汽車工業(yè)熱噴涂的廣泛應(yīng)用

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車品質(zhì)的要求也在不斷提高，減少污染、降低油耗、保證安全、豪華舒適和智能化等，促進(jìn)汽車制造業(yè)盡可能地應(yīng)用當(dāng)今社會(huì)的科技成果。熱噴涂工藝在汽車零件生產(chǎn)中的應(yīng)用，就是其中一個(gè)例證。

熱噴涂是一種十分有效的表面強(qiáng)化技術(shù)。利用熱源將金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過(guò)高速氣流將其霧化并高速噴射到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的工件表面，形成牢固的覆蓋層，從而使工件表面獲得不同硬度、耐磨、耐腐、耐熱、抗氧化、隔熱、絕緣、導(dǎo)電、密封、消毒、防微波輻射以及其他各種特殊物理化學(xué)性能的功能涂層。熱噴涂的方法有多種多樣，主要有火焰(或超音速火焰)噴涂、電弧(或超音速電弧)噴涂、等離子(或超音速等離子)噴涂、爆炸噴涂等。噴涂材料主要以粉末或絲材為主。

早在60 年代初開始采用熱噴涂技術(shù)改善汽車部件的性能，噴涂部件包括搖臂、同步環(huán)、拔叉和活塞環(huán)等。現(xiàn)在經(jīng)熱噴涂的部件擴(kuò)大到差速器齒輪軸、剎車片、熱矩增加器、氣缸體內(nèi)表面、氣門、活塞冠、曲軸等等。隨著熱噴涂技術(shù)的不斷發(fā)展，熱噴涂的材質(zhì)也有很大的發(fā)展，主要材料除鉬絲以外，還有鉬粉、陶瓷、尖晶石(AL2O3MgO)、銅、鋁、復(fù)合材料及一些隔熱涂層材料等上千個(gè)品種(見表2)。

表2 用于汽車部件的噴涂材料

3 汽車配套部件的鉬絲熱噴涂

由于鉬的熔點(diǎn)高達(dá)2 620 ℃，具有高溫性、耐腐蝕性、與鋼鐵結(jié)合力強(qiáng)以及自潤(rùn)滑性優(yōu)良等特點(diǎn)，在汽車部件的生產(chǎn)過(guò)程中鉬絲的熱噴涂得到廣泛的應(yīng)用。鉬絲的熱噴涂一般采用超音速火焰噴涂(見圖1)。

圖1 火焰噴涂原理圖

噴嘴混合氣體噴射裝置產(chǎn)生高溫燃燒氣體，將勻速送料的鉬絲迅速熔化而形成霧狀，以極高的速度噴涂在工件表面。鉬絲噴涂對(duì)工藝控制嚴(yán)格而精準(zhǔn)，首先必須根據(jù)噴涂厚度要求選用適用直徑的鉬絲，嚴(yán)格控制火焰溫度和鉬絲進(jìn)料速度，保持熱噴涂嘴與工件間的距離，用機(jī)械手操作待噴工件的動(dòng)作，以保證霧狀的鉬珠顆粒均勻噴射到工件上，整個(gè)過(guò)程都由電腦進(jìn)行程序控制以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。

鉬絲的熱噴涂在汽車工件上形成一層多孔的鉬薄層，噴涂層均勻光亮，能很好地保證工作表面光潔度和尺寸精度，無(wú)須再度精加工和研磨。噴射鉬的致密度可達(dá)到99%以上，結(jié)合強(qiáng)度接近10 kg/mm3，表面硬度HB 可達(dá)1 400～1 500 MPa。當(dāng)工件在高強(qiáng)度運(yùn)行產(chǎn)生熱量時(shí)，吸收在多孔鉬層中孔內(nèi)的潤(rùn)滑油因膨脹而釋放出來(lái)，達(dá)到潤(rùn)滑工件的作用，在工件停止運(yùn)行而冷卻時(shí)又把潤(rùn)滑油吸入孔隙之中儲(chǔ)存起來(lái)。這樣能保持長(zhǎng)期循環(huán)潤(rùn)滑作用，降低潤(rùn)滑油的消耗。另外，新鮮的鉬薄層在氧化后可大大降低工件表面的摩擦系數(shù)，在形成硫化鉬后，則可使摩擦系數(shù)降到0.03～0.06。鉬絲噴涂廣泛應(yīng)用于提高汽車的活塞環(huán)、同步環(huán)和其他耐磨部件的性能。

4 噴涂鉬絲的生產(chǎn)

噴涂鉬絲一般采用粉末冶金和壓力加工技術(shù)生產(chǎn)。三氧化鉬(或鉬酸銨)用氫氣還原為高純鉬粉，采用模壓或等靜壓的方法壓制成鉬坯條，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)為金屬鉬棒，以此為原料采用軋制或鍛打、拉拔等壓力加工方法生產(chǎn)為噴涂鉬絲(見圖2)。噴涂鉬絲一般為直徑小于4 mm 的粗鉬絲，常用的規(guī)格有φ3.17 mm、φ2.3 mm、φ1.5 mm 等。

圖2 噴涂鉬絲生產(chǎn)工藝圖

為了保證熱噴涂的良好效果，人們對(duì)噴涂鉬絲提出了各種理化性能的要求。國(guó)際通用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要求噴涂鉬絲純度最小為99.9%，特別要控制C、N2、O2等氣體元素和Fe、Ni 等雜質(zhì)。鉬絲表面應(yīng)無(wú)裂紋、毛刺等缺陷，絲徑一致性好并控制好公差，其抗拉強(qiáng)度與延伸率嚴(yán)格控制在一定的范圍內(nèi)。普通規(guī)格的噴涂鉬絲單卷絲重可達(dá)到25 kg，較細(xì)的噴涂鉬絲單卷絲重也可達(dá)15 kg。鉬絲的復(fù)繞和包裝也相當(dāng)講究。除了生產(chǎn)表面涂覆有一層石墨乳的黑鉬絲外，一些廠家還生產(chǎn)經(jīng)過(guò)后續(xù)清理干凈的噴涂白鉬絲。噴涂鉬絲在汽車部件制造業(yè)中的使用量相當(dāng)可觀。世界著名的難熔金屬粉末冶煉中心—奧地利普蘭西金屬加工廠每年生產(chǎn)約600 t 鉬絲用于汽車活塞環(huán)和齒輪噴涂。根據(jù)外商提供的資料表明，歐洲市場(chǎng)噴涂鉬絲的年銷售量可達(dá)1 000 t，美國(guó)年消耗量也達(dá)600 t 左右。

近年來(lái)我國(guó)的鉬絲加工生產(chǎn)也迅速發(fā)展，部分企業(yè)的鉬絲生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，已躋身于世界先進(jìn)行列。位于成都市龍泉驛經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的一公司鉬絲分廠，已建成了我國(guó)最大最先進(jìn)的鉬絲生產(chǎn)線，技術(shù)先進(jìn)，裝備優(yōu)良，產(chǎn)品質(zhì)量檔次高。2014 年該廠共生產(chǎn)鉬絲500 多噸，電氣用鉬絲通過(guò)歐盟等廠商嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系審查，暢銷歐盟、美國(guó)、日本和韓國(guó)等地區(qū)。線切割用鉬絲產(chǎn)量達(dá)到300 多噸，成為國(guó)內(nèi)最受歡迎的品牌。特別是該廠生產(chǎn)的噴涂鉬絲純度大于99.95%，φ3.17mm 鉬絲單根重可達(dá)25 kg以上，φ1.5 mm 鉬絲單根重也超過(guò)15 kg。絲材外觀和抗拉強(qiáng)度、延伸率等理化性能，完全能夠達(dá)到普蘭西和西爾韋尼亞公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該廠噴涂鉬絲已銷往歐洲、日本、韓國(guó)等地，在國(guó)內(nèi)用戶中也普遍受到歡迎。

5 結(jié)束語(yǔ)

成都市龍泉驛經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)汽車制造業(yè)在飛速發(fā)展。預(yù)計(jì)2015 年汽車產(chǎn)量有望突破100 萬(wàn)輛，汽車產(chǎn)業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入將達(dá)到1 800 億元。以汽車產(chǎn)業(yè)為龍頭，大力規(guī)劃和興建汽車配套產(chǎn)業(yè)是一個(gè)十分難得的機(jī)遇。如上所述，汽車工業(yè)需熱噴涂，熱噴涂需要鉬絲，在龍泉興建一個(gè)熱噴涂工廠，將讓龍泉現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)鉬絲更好更直接地為汽車業(yè)服務(wù)。在招攬汽車生產(chǎn)企業(yè)入駐的同時(shí)，大力加強(qiáng)汽車零部件配套企業(yè)的建設(shè)，發(fā)揮本地產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢(shì)。整體規(guī)劃，宏觀調(diào)配。在政策上引導(dǎo)和扶持這類企業(yè)的創(chuàng)業(yè)興建，從而帶動(dòng)汽車制造產(chǎn)業(yè)集群的篷勃發(fā)展，使地區(qū)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展躍上一個(gè)新臺(tái)階。

［1］曾培炎.把汽車工業(yè)建成國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的思想與對(duì)策［J］.中國(guó)機(jī)電工業(yè)，1996，(10).

［2］黃小鳴.國(guó)際熱噴涂大會(huì)印象和評(píng)述［J］.熱噴涂技術(shù)，1996.

［3］姚慶德.汽車龍泉的崛起［J］.經(jīng)開區(qū)資料，2014 .

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［5］羅振中.鉬的應(yīng)用及其發(fā)展［J］.中國(guó)鉬業(yè)，2003，27(2):7-10