常見(jiàn)材料的表面改性技術(shù)種類(lèi)很多，傳統(tǒng)的方法有金屬滲C、N、B等，而熱電偶保護(hù)管應(yīng)用最多的熱噴涂或噴焊工藝。
1、熱電偶保護(hù)管涂層
為了提高耐磨熱電偶保護(hù)管耐磨性，通常在熱電偶保護(hù)管表面噴涂WC系列金屬陶瓷，其硬度可達(dá)75HRA，并可保持到500℃。由于其硬度極高，即使在惡劣條件下仍可長(zhǎng)期使用，適用于重油和粉煤混燒過(guò)程及水泥熟料測(cè)溫。其測(cè)溫如圖1所示。作為熱電偶保護(hù)管，除噴涂WC外，還可噴涂Ni-Cr-Si-B合金，在1000℃左右的工作環(huán)境，則應(yīng)噴涂鈷基合金。
①對(duì)耐磨涂層的要求
對(duì)耐磨涂層的要求取決于耐磨涂層與基體材料的機(jī)械與化學(xué)匹配性、載荷的方向與大小以及涂層本身的性能。對(duì)耐磨涂層牢固性的要求：基體應(yīng)無(wú)變形，有足夠的硬度及屈服強(qiáng)度，以支承涂層不發(fā)生變形。
a、涂層與基體材料的彈性模量要匹配。若涂層與基體材料的彈性模量不匹配，在負(fù)荷下會(huì)于基體界面處產(chǎn)生陡變式應(yīng)力。
表1 高速鋼與碳合物的彈性模量
材料 高速鋼 ZrC VC TiC HfC NhC TaC WC+12.2%Co WC+5.5%Co WC 金剛石
彈性模量/×106MPa 0.2 0.41 0.43 0.45 0.46 0.51 0.54 0.57 0.61 0.61 0.79
b、熱膨脹系數(shù)要匹配。涂層與基體材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，會(huì)因體積變化而產(chǎn)生應(yīng)力。通常薄涂層的熱膨脹受基體熱膨脹而產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱膨脹系數(shù)差別越大，涂層中的熱應(yīng)力就會(huì)越大。
表2 碳化物、氮化物涂層材料及鋼的熱膨脹系數(shù)
材料名稱(chēng) 熱膨脹系數(shù)/×106K-1
碳化物 TiC 7.4
ZrC 6.4
HfC 6.6
NbC 6.6
TaC 6.3
Cr3C2 10.3
WC 4.2-5.0
氮化物 TiN 9.35
ZrN 7.24
HfN 6.9
VN 8.1
NbN 10.1
TaN 3.6
CrN 2.3
金屬陶瓷 WC+5.5%Co 5.4
WC+12.2%Co 5.4
鋼 低合金鋼 15
高速鋼 12
2、耐磨層對(duì)耐磨涂料的選擇
金屬陶瓷是用金屬或合金作粘結(jié)相，用陶瓷顆粒作強(qiáng)化硬質(zhì)相的重要涂層材料。這里特別要求基質(zhì)相金屬或合金溶體對(duì)陶瓷顆粒有良好的潤(rùn)濕能力，從而使陶瓷顆粒與涂層的金屬粘結(jié)相間有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，使涂層在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)陶瓷顆粒從涂層中脫落出來(lái)。
