摘要：近年來金屬表面工程(cheng)發展很快(kuai)，尤其(qi)是(shi)熱噴(pen)(pen)涂技術獲得(de)了巨大(da)的進展。熱噴(pen)(pen)涂是(shi)一種(zhong)用(yong)專用(yong)設備(bei)把某種(zhong)固體材料熔化并加速噴(pen)(pen)射到機件(jian)表面上，形成特(te)制(zhi)薄層，以提高機件耐(nai)蝕、耐(nai)磨(mo)、耐(nai)高溫等(deng)性(xing)(xing)能的(de)(de)新興材料(liao)表(biao)面(mian)科學技(ji)術。由(you)于采用熱(re)噴涂技(ji)術，可以使基(ji)體材料(liao)在耐(nai)磨(mo)性(xing)(xing)、耐(nai)蝕性(xing)(xing)和絕緣性(xing)(xing)等(deng)方(fang)面(mian)的(de)(de)性(xing)(xing)能得到改善(shan)。因此(ci)熱(re)噴涂技(ji)術都(dou)得到了廣泛的(de)(de)應(ying)用，并取得了良好的(de)(de)經濟效益[1]。熱噴涂成為(wei)金屬表面科(ke)學領域中一個十分活躍(yue)的學科(ke)。本文介紹了熱(re)噴涂工藝的特(te)點，噴涂(tu)方法的(de)種類及其(qi)技術以(yi)及熱噴涂(tu)技術的(de)應用概況(kuang)，并(bing)對熱噴涂技術的發(fa)展方向給(gei)予了展望。
關鍵詞：熱噴涂(tu) 涂層 分類 應用 發展
Thermal spraying technology status and development
L-in Anchuan
abstract：Metal surface engineering develops very fast in recent years, Especially the thermal spraying technology was a great progress. Thermal spraying is a kind of melt a solid materials with special equipment and to accelerate the jet to the mechanism on the surface, forming special thin layer, in order to improve the parts such as corrosion resistance, abrasion resistance, high temperature resistant performance of the emerging science and technology, material surface. Due to using thermal spraying technology, can make the base material in terms of wear resistance, corrosion resistance, and insulation performance improving. Therefore the thermal spraying technology has been widely used, and achieved good economic benefits [1]. Thermal spraying metal in the field of surface science become a very active subject. Characteristics of thermal spraying technology was introduced in this paper, the types of spraying method and its general situation of the application technology and thermal spraying technology, and give the development direction of thermal spraying technology were discussed.
Key word：The thermal spraying coating classification application development
1 概述
熱(re)噴涂是(shi)(shi)一(yi)種表(biao)面強化技(ji)術，是(shi)(shi)表(biao)面工程技(ji)術的(de)(de)重要組(zu)成部(bu)分，一(yi)直(zhi)是(shi)(shi)我國(guo)重點(dian)推廣的(de)(de)新(xin)技(ji)術項(xiang)目。它是(shi)(shi)利(li)用(yong)某(mou)種熱源(yuan)（如電弧、等離子弧或燃(ran)燒火焰等）將粉末狀(zhuang)(zhuang)或絲狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)金屬或非金屬材料加熱到熔(rong)融或半熔(rong)融狀(zhuang)(zhuang)態，然后(hou)借助焰留本身或壓縮(suo)空(kong)氣以一(yi)定速度噴(pen)射(she)到預(yu)處理過的(de)(de)基體(ti)(ti)表(biao)面，沉(chen)積而形成具有各種功能的(de)(de)表(biao)面涂(tu)層的(de)(de)一(yi)種技(ji)術。
這在(zai)高速氣流的(de)(de)(de)作用下使之(zhi)霧化成(cheng)微細熔滴(di)或高溫(wen)顆粒，以(yi)很高的(de)(de)(de)飛行(xing)速度噴(pen)射到經過(guo)處理的(de)(de)(de)工件(jian)(jian)表面(mian)，形成(cheng)牢固的(de)(de)(de)覆蓋(gai)層，從而(er)使工件(jian)(jian)表面(mian)獲得不同硬度、耐(nai)磨(mo)、耐(nai)腐、耐(nai)熱(re)、抗(kang)氧(yang)化、隔熱(re)、絕緣(yuan)、導電、密封、消毒、防微波輻(fu)射以(yi)及其他(ta)各(ge)種(zhong)特殊(shu)物理化學性能(neng)。它可以(yi)在(zai)設備維修(xiu)中修(xiu)舊利廢，使報(bao)廢的(de)(de)(de)零部件(jian)(jian)“起死(si)回生”；也可以在新(xin)產品(pin)制造中進行強(qiang)化和(he)預保護，使其“益壽延年”。
噴(pen)(pen)涂粉(fen)末在(zai)整個熱(re)噴(pen)(pen)材(cai)料(liao)中占據(ju)十分(fen)重要(yao)的地(di)位。熱(re)噴(pen)(pen)涂合(he)(he)金(jin)粉(fen)末包括鎳基、鐵(tie)基和鈷基合(he)(he)金(jin)粉(fen)，按不同(tong)的涂層(ceng)硬度，分(fen)別應用于機械零部件的修理和防護。
當(dang)前又面臨(lin)高(gao)性(xing)能結構材料成本逐(zhu)年上升的問題(ti)，為同時解決這兩個方面(mian)的問題，近年來(lai)金(jin)屬表面(mian)工程(cheng)發展很快，尤其是熱(re)噴涂(tu)技術獲得了巨大(da)的進展。熱(re)噴涂(tu)是一種(zhong)用專用設備(bei)把某(mou)種(zhong)固體材(cai)(cai)料熔化并加(jia)速噴射到機件(jian)表面(mian)上，形(xing)成特制薄層，以提高機件(jian)耐(nai)蝕、耐(nai)磨、耐(nai)高溫(wen)等性能的新興材(cai)(cai)料表面(mian)科(ke)學技術 [1，2] 。由于采用熱噴涂技術，可以(yi)使基體材料在耐磨(mo)
性(xing)(xing)、耐(nai)蝕性(xing)(xing)和絕緣性(xing)(xing)等(deng)方面的性(xing)(xing)能得到改善。因此目前，包(bao)括航(hang)(hang)空(kong)、航(hang)(hang)天、原子能設備、電子等尖(jian)端技術(shu)(shu)在內的幾乎所有領域內，熱噴涂技術(shu)(shu)都得到了廣(guang)泛的應(ying)用，并(bing)取得了良(liang)好(hao)的經(jing)濟效益 [3]。 熱噴(pen)涂成為金屬表面科學(xue)領域(yu)中一個(ge)十(shi)分活躍的(de)學(xue)科。
2 熱噴涂技術原理與(yu)特點
熱噴(pen)涂(tu)技術從上世紀初開(kai)始(shi)出(chu)現到現在已有幾十年(nian)的歷史：1910年(nian)線(xian)材火焰噴涂技術，20年(nian)代電弧絲噴涂(tu)技(ji)術，50年代(dai)爆炸噴涂和等離(li)子噴涂技(ji)術，60年代自熔性(xing)合金粉(fen)末火焰、等(deng)離子噴涂(tu)和噴焊技術，80年代超音速火焰(yan)噴(pen)涂技術，90年代激光(guang)熔覆技術。熱噴(pen)涂(tu)工(gong)藝、設備、噴(pen)涂(tu)材料及施工(gong)都有(you)了突飛猛進的發展，從早期制(zhi)備一(yi)般裝飾(shi)性(xing)和防護性(xing)表面，發展到制備各(ge)種功(gong)能的功(gong)能性涂層;由舊件的(de)(de)修復工藝發展成(cheng)新(xin)產品(pin)的(de)(de)強化工藝；由單一(yi)涂層(ceng)(ceng)(ceng)發(fa)展到多層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)包括(kuo)產(chan)品失效分(fen)析、涂層(ceng)(ceng)(ceng)設計、工藝設計和(he)施工以(yi)及質量檢測和(he)控制在內的(de)系統工程，成為像(xiang)鑄、鍛(duan)、焊、熱處理(li)一樣(yang)的、獨立的熱加工工藝(yi)。
2.1 熱(re)噴涂原理
利(li)用熱(re)能將噴涂材(cai)料熔化(hua)，再借助(zhu)高(gao)速(su)氣流將其霧化(hua)，并在(zai)高(gao)速(su)氣流的帶動(dong)下粒子(zi)撞擊基(ji)材(cai)表面(mian)，冷(leng)凝后形成具有某種功能的涂層（圖1）。
熱噴(pen)涂技術的(de)基本特點是它(ta)具(ju)有(you)真正(zheng)的(de)疊加效(xiao)果。也就是說(shuo)，多種成(cheng)分(fen)及變(bian)量(liang)在同時(shi)作(zuo)用和正(zheng)在應用時(shi)所產生(sheng)(sheng)的(de)效(xiao)果，遠遠比這些成(cheng)分(fen)或(huo)變(bian)量(liang)在單獨狀(zhuang)況(kuang)下(xia)所產生(sheng)(sheng)的(de)效(xiao)果要(yao)大(da)[2]。熱噴涂技術(shu)與其他各種(zhong)表面技術(shu)相(xiang)比，有其自身的(de)特點：a.幾(ji)乎適用(yong)于(yu)各種材料對零件(jian)表面的噴涂，如金屬(shu)、陶瓷、金屬(shu)陶瓷、玻(bo)璃、有機化合(he)物等。b.零件的尺寸大小及形狀不受約束，均可以對(dui)其表面進行噴涂。c.被(bei)噴涂的零(ling)件表面受熱的影響小(xiao)，不(bu)易變形。d.工藝(yi)操(cao)作程(cheng)序簡單、效率(lv)高。e.被噴涂零件的(de)材(cai)質廣泛，可以是金屬、陶瓷(ci)和其(qi)他(ta)非金屬等。f.噴(pen)涂厚度較(jiao)易控(kong)制。g.可(ke)賦(fu)予普通(tong)材料以特殊(shu)的表(biao)面性能。h.成(cheng)本低，經濟(ji)效(xiao)益顯著。
2.2涂層(ceng)形成過(guo)程(cheng)
（1） 噴涂材料被加(jia)熱到熔(rong)融狀(zhuang)態。
（2） 噴(pen)涂材料(liao)被霧化(hua)成微小(xiao)熔滴并高速撞(zhuang)(zhuang)擊(ji)基體表面，撞(zhuang)(zhuang)擊(ji)基體的顆粒(li)動能越(yue)大和沖擊(ji)變形越(yue)大，形成的涂層結合越(yue)好。
（3） 熔(rong)融的高速粒子在沖擊基材表面后發生變(bian)形，冷凝后形成涂層。
2.2涂層(ceng)結構(gou)
（1）涂層(ceng)(ceng)是(shi)由無數變形粒(li)子互(hu)相交錯堆(dui)(dui)疊(die)在(zai)一(yi)起，形成(cheng)(cheng)一(yi)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)積而成(cheng)(cheng)的層(ceng)(ceng)狀結構；涂層(ceng)(ceng)性(xing)(xing)能具(ju)有(you)方向性(xing)(xing)，垂直和平行涂層(ceng)(ceng)方向上(shang)的性(xing)(xing)能不一(yi)致；涂層(ceng)(ceng)中(zhong)伴有(you)氧化(hua)物等夾雜，存在(zai)部(bu)分孔隙，孔隙率4％－20％。
（2）涂(tu)層內有(you)一(yi)定比(bi)例(li)的孔隙(xi)(xi)，產生原因是： 噴涂(tu)角(jiao)度不同造(zao)成(cheng)的遮蔽效應； 涂(tu)層材料凝(ning)固(gu)收縮(suo)時形成(cheng)的空隙(xi)(xi);孔隙將降低涂層(ceng)的硬度(du)、耐(nai)(nai)磨性和耐(nai)(nai)蝕性; 涂(tu)層內(nei)的(de)氧化(hua)夾雜物(wu)含量及涂(tu)層的(de)致密度取決(jue)于加熱源、噴涂(tu)材(cai)料及噴涂(tu)工(gong)藝。 ;
2.3涂層應(ying)力
涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)冷凝收縮時(shi)，涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)外(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)的拉(la)應力(li)、涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)內(nei)層(ceng)(ceng)(ceng)的壓應力(li)、組(zu)織轉變產(chan)生(sheng)的微觀應力(li)，結果使(shi)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)產(chan)生(sheng)殘余張(zhang)應力(li)，應力(li)大小(xiao)與涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)成正(zheng)比，當張(zhang)應力(li)超(chao)過(guo)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)與基材之間結合強(qiang)度(du)時(shi)，涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)就會發生(sheng)破(po)壞。
殘余應力約束了涂層的(de)厚度。減少涂層殘余應力措(cuo)施：（1）調整噴涂工藝參(can)數；（2）致密(mi)涂層(ceng)(ceng)的殘余應(ying)力要比(bi)疏松涂層(ceng)(ceng)大；（3）采用梯度(du)過(guo)渡層(ceng)(ceng)緩(huan)和涂層(ceng)(ceng)內(nei)應力。
2.4涂層的(de)結合(he)強(qiang)度
包(bao)括涂層與基(ji)材之(zhi)間(jian)(jian)、涂層中顆(ke)粒與顆(ke)粒之(zhi)間(jian)(jian)的結合，結合形式有(you)：（1） 機械結合(he)(he)：撞成扁平狀的顆粒和凸凹不平的基材表面互相(xiang)嵌(qian)合(he)(he)(即拋(pao)錨效應)而結合在一起；（2） 物理結(jie)(jie)合：熔融(rong)粒子的(de)原子與(yu)基材表面原子之間(jian)距離達到(dao)晶格常數范圍時(shi)，產生范德華力，形成物理結(jie)(jie)合；（3） 冶金(jin)-化學結合(he)：熔融(rong)粒子(zi)撞擊基材(cai)(cai)表面時釋放出的(de)能量使噴涂材(cai)(cai)料與基材(cai)(cai)之(zhi)間發生(sheng)局部擴(kuo)散和焊合(he)，形成冶金結合(he)。如噴涂鎳(nie)包(bao)鋁復合(he)粉(fen)末時的(de)放熱反應。
熱噴涂(tu)的涂(tu)層與(yu)基材的結合主要以機械結合為主，結合強度較差(<70MPa)。
3 熱噴(pen)涂技術的分類(lei)及其特點(dian)
熱(re)(re)噴(pen)涂(tu)是將噴(pen)涂(tu)材料加熱(re)(re)熔化并霧(wu)化，然(ran)后高(gao)速噴(pen)射到基材表面，形(xing)成具有足(zu)夠粘著強度的所需涂(tu)層(ceng)的工(gong)藝(yi)，完成工(gong)件(jian)熱(re)(re)噴(pen)涂(tu)的一般工(gong)藝(yi)流程為：工(gong)件的表(biao)綜述 面準備→工件的噴涂→工件(jian)的噴涂后(hou)處理。整個過(guo)程除與設備類(lei)型有關外，還涉及噴(pen)涂(tu)材(cai)料、熱(re)源(yuan)和噴(pen)射速(su)度。噴(pen)涂(tu)材(cai)料包括金屬、陶(tao)瓷和塑料等(deng)。熱(re)源(yuan)主要有(you)氧燃料火(huo)焰、直流電(dian)弧(hu)等(deng)離子和激光等(deng)幾(ji)種。粉粒的速(su)度決(jue)定(ding)著(zhu)熱(re)噴(pen)涂(tu)層的密度，粉粒速(su)度越快，涂(tu)層越致密。基于(yu)這些因(yin)素，大(da)體上可以把熱噴(pen)(pen)涂(tu)(tu)(tu)方法(fa)(fa)分為火焰(yan)噴(pen)(pen)涂(tu)(tu)(tu)法(fa)(fa)、爆炸噴(pen)(pen)涂(tu)(tu)(tu)法(fa)(fa)、超音速噴(pen)(pen)涂(tu)(tu)(tu)法(fa)(fa)、電弧噴(pen)(pen)涂(tu)(tu)(tu)法(fa)(fa)、等離(li)子噴涂法和激光噴涂法等。
熱噴(pen)涂技術的特(te)點：（1）可在各種基材上制備各種涂層；（2）基材溫度低（30 ～ 200℃），熱影響區淺，變形(xing)小；（3）涂層厚度(du)范圍寬（0.5 ～ 5mm）；（4）操作靈活(huo)，可在不同尺寸和(he)形狀的工(gong)件上噴涂(tu)；（5）加熱效(xiao)率低(di)，噴涂材(cai)料利用率低(di)，（6）涂層與(yu)基體(ti)(ti)結(jie)合強度低。
熱噴涂(tu)材料按材料的形態(tai)分線材、棒材和粉(fen)末三大類(lei)。熱噴涂(tu)材料的要求：（1）熱穩定性好(hao)，在高溫焰(yan)流(liu)中(zhong)不(bu)升(sheng)華，不(bu)分解(復(fu)合粉末）。（2） 有較寬的液(ye)相區，使熔滴在(zai)較長時間(jian)內保持液(ye)相。（3）與基材有相(xiang)近的(de)熱膨脹(zhang)系數，以防止因膨脹(zhang)系數相(xiang)差(cha)過大產生(sheng)較大的(de)熱應力；（4）噴(pen)涂材料在(zai)熔融狀態下應和基材有較好的浸潤性，以保證(zheng)涂層與基材之間有良(liang)好的結合性能。
熱(re)噴(pen)涂(tu)工藝流程包括基(ji)材表面(mian)預處理、熱(re)噴(pen)涂(tu)、后(hou)處理和(he)精加(jia)工等過程。
3.1火焰噴涂法
火焰噴涂法工(gong)(gong)藝流程：工(gong)(gong)件表面預處理→預熱→噴涂打底層→噴涂工作層→后處理。它利用氧(yang)和可燃性氣(qi)體(ti)的燃燒火焰(yan)，把(ba)焊(han)絲(si)、焊(han)棒(bang)或粉(fen)末狀的(de)噴涂材(cai)(cai)料(liao)加(jia)熱(re)，使(shi)其在熔(rong)融(rong)或接(jie)近(jin)熔(rong)融(rong)的(de)狀態下(xia)噴向(xiang)基體(ti)材(cai)(cai)料(liao)表面而(er)形(xing)成涂層。火(huo)焰噴涂具有設備簡單、工藝成熟、操作靈(ling)活、投資少(shao)、見效快(kuai)等(deng)優點(dian)。采用(yong)火(huo)焰噴涂法技術，可(ke)以制(zhi)備各(ge)種(zhong)(zhong)純(chun)金(jin)(jin)屬(shu)、合金(jin)(jin)、陶瓷及塑料(liao)等涂層，是目前噴(pen)(pen)涂技術中(zhong)使用較(jiao)廣泛的(de)一種(zhong)(zhong)工藝。火焰噴(pen)(pen)涂法(fa)(fa)依(yi)涂層材料(liao)的(de)外形(xing)又分為熔(rong)(rong)絲法(fa)(fa)、熔(rong)(rong)棒(bang)法(fa)(fa)和粉末法(fa)(fa)三種(zhong)(zhong)類型。熔(rong)(rong)絲法(fa)(fa)應用能夠形(xing)成絲材的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)和合金(jin)(jin)作為噴(pen)(pen)涂材料(liao)。熔(rong)(rong)棒(bang)法(fa)(fa)以陶瓷(氧(yang)化鋁、氧(yang)化鉻(ge)等(deng))制(zhi)成(cheng)棒狀作(zuo)為噴涂(tu)材料，而那(nei)些不易制成(cheng)絲材(cai)(鋁鋅(xin)合金、自熔合金等)的合金粉(fen)和低熔點的陶瓷(ci)粉(fen)，則以采用粉(fen)末(mo)法(fa)為宜(yi)。
3.2電(dian)弧噴涂法
電(dian)弧噴涂法是(shi)在兩根(gen)焊絲(si)(si)狀的金屬材(cai)料之間產生電(dian)弧，電(dian)弧產生的熱使金屬焊絲(si)(si)逐步熔化(hua)，熔部分被壓縮空(kong)氣氣流噴向基體表面形(xing)成涂層。在電(dian)弧噴涂的過程中，霧化(hua)的顆粒(li)速度可達180～335m/s，電(dian)弧 溫度可達5000℃。它(ta)的優(you)點(dian)是（1）熱效(xiao)率(lv)高：電弧噴涂熱能利用率(lv)高達60％～70％；（2）涂層密度（70～90％）比火焰(yan)噴(pen)涂涂層致密，結合強度(du)比火焰(yan)噴(pen)涂高；（3） 電弧噴涂可以利用兩根(gen)成分不同的金(jin)屬絲制備假合金(jin)涂層(ceng)；（4） 由于電弧(hu)噴涂(tu)是兩絲同(tong)時送進，所(suo)以噴涂(tu)效率高；（5）火焰噴(pen)涂消耗的燃料費(fei)(fei)是電弧噴(pen)涂電費(fei)(fei)的幾十(shi)倍(bei)。目前，電弧噴(pen)涂法已(yi)經從一(yi)種粗糙的(de)高(gao)噴(pen)涂率的(de)技術演化為(wei)能以低(di)成(cheng)本生產具有高(gao)質量涂層的(de)較為(wei)精(jing)密的(de)手(shou)段。
3.3等離子噴涂法
利用非轉移等(deng)離(li)(li)子弧(hu)作為熱源對噴涂(tu)(tu)材料(liao)進行加熱、加速、涂(tu)(tu)敷。等(deng)離(li)(li)子焰流(liu)溫(wen)度(du)高、流(liu)速快，因此噴涂(tu)(tu)效率高、涂(tu)(tu)層致密、結合強度(du)高、基(ji)材表面熱影響(xiang)區小。等(deng)離(li)(li)子噴涂(tu)(tu)涂(tu)層具有較高(gao)的結合度(du)，涂層特(te)性好，尺 寸也容易控制，尤其適合(he)陶瓷(ci)材料的噴(pen)涂[4]。 國內外已有數百種材料(liao)用等(deng)離(li)子進(jin)行噴涂(tu)，所得的(de)(de)涂(tu)層具有抗蝕、抗氧化、耐磨損擦傷、助(zhu)滑、助(zhu)粘結、防輻(fu)射和(he)(he)絕(jue)熱(re)等(deng)功能。等(deng)離(li)子噴涂(tu)是(shi)(shi)熱(re)噴涂(tu)工藝中萬能的(de)(de)工藝，這是(shi)(shi)因為其工藝溫度高，噴涂(tu)過程可以(yi)在不同的(de)(de)氣氛和(he)(he)不同的(de)(de)壓(ya)力下實現。目前已發展到空(kong)氣、低(di)壓(ya)(或真空)、空壓(ya)、惰性氣體(ti)以及水下(xia)環(huan)境的應用(yong)，對(dui)環境的適應能力強是等(deng)離子噴涂的大優點之一。
3.4爆炸噴(pen)涂法
是指(zhi)將粉末注入(ru)噴槍，同時引入(ru)氧-乙炔混(hun)合氣(qi)，點燃引爆(bao)氣(qi)體產生3300℃高溫，粉末被加熱并以2倍音速以上速度噴射到(dao)工件表(biao)面，形成~20mm直(zhi)徑，~8μm厚的(de)高結合(he)強度和高致密度的(de)涂層。整個涂層由小圓形薄片重(zhong)疊而(er)成。爆炸(zha)噴涂的大特(te)點(dian)是涂層(ceng)非(fei)常致(zhi)密，氣孔率(lv)很低(1%～2%)，與零件(jian)基(ji)體金(jin)屬(shu)結合性強(qiang)，表面平整。可以噴涂金(jin)屬(shu)、金(jin)屬(shu)陶(tao)瓷及陶(tao)瓷材料(liao)。盡管它具有很多(duo)優點，但仍(reng)因其設備(bei)價格高、噪音大，屬(shu)氧化(hua)性氣氛等原因，國內外使用(yong)還不廣泛[3]。
3.5超音速火焰噴涂法
超(chao)音速火焰(yan)噴涂法又叫高速火焰(yan)(HVOF)熱噴涂，是本世紀80年(nian)代才出現的(de)一(yi)種高(gao)能噴涂(tu)方法(fa)。與一(yi)般火焰(yan)噴涂(tu)相比，在設備工藝必須(xu)提供足夠高(gao)的(de)氣體(ti)壓力(li)，以(yi)產生(sheng)高(gao)達5倍(bei)于音速的焰流(1830m/s)。氣(qi)體的消耗量也很(hen)大(da)(da)，所(suo)以需(xu)要龐大(da)(da)的供(gong)氣(qi)系統，就氧氣(qi)而言，通常是一(yi)般火(huo)焰噴(pen)涂的10倍(bei)。 HVOF技術成功的一個主要(yao)原因(yin)是(shi)在沒有過分(fen)加 熱粒子的情(qing)況下就能極為有效地加速(su)粒子活動。超音速(su)火焰(yan)噴涂設備產生的焰(yan)流速(su)度可高達2400m/s。 該工藝由于具(ju)有較高的沖擊(ji)能量，所以涂層(ceng)氣孔率低(小于1%)、涂層表面較光滑、粉末顆(ke)粒有(you)高(gao)的噴(pen)涂速(su)度(1020m/s)、較高(gao)的沉積率(27kgh)。由于(yu)粉(fen)末顆粒在高溫中(zhong)停留時間短(duan)，所以(yi)涂(tu)層中(zhong)含氧(yang)化物量較低、化學成(cheng)(cheng)分和相的(de)組成(cheng)(cheng)具有較強的(de)穩定性，改(gai)善了顆粒的(de)結合狀態、涂(tu)層與基體表面的(de)結合強度(du)高，它(ta)可(ke)得(de)(de)到比爆炸噴涂層(ceng)更厚的(de)涂層(ceng)，殘余應力也得(de)(de)到改善。但它(ta)的(de)中心溫度(du)不如等離(li)子弧高。
噴涂工藝各種(zhong)方法在參(can)數、成本、設備(bei)上具有各自特點，選用時應遵循(xun)以下原(yuan)則：對(dui)涂層(ceng)結合力要求(qiu)不高，噴涂材料熔(rong)點<2500℃，可采(cai)用火(huo)焰噴涂；對涂(tu)層性能要求(qiu)較高(gao)(gao)，噴(pen)涂(tu)高(gao)(gao)熔點(dian)材料時(shi)時(shi)，應采用等離子噴(pen)涂(tu)；工程量大的金屬噴(pen)涂施(shi)工好采用電弧噴(pen)涂；要求高結(jie)合(he)力、低孔隙度(du)的金屬、合(he)金及以某些金屬陶瓷(ci)涂(tu)層可采用超音速火焰噴涂(tu)；對于批量大的(de)工(gong)件(jian)，宜采(cai)用自動噴(pen)涂。
4 熱噴涂(tu)技(ji)術的應用、發展(zhan)方向(xiang)
熱(re)噴涂技術與傳統噴涂技術相比(bi)，由于其顯著的優點得到了廣泛(fan)的應用：（1）噴涂(tu)(tu)(tu)耐(nai)腐蝕涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)。鋁、鋅(xin)及其(qi)合金涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)：鋅(xin)、鋁的(de)腐蝕電極電位高于鐵，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)有保(bao)護作用，可用于橋梁、鐵塔等大型部件的(de)防腐處(chu)理；塑料涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)用于化工(gong)、食品等行業；（2）噴(pen)涂(tu)耐(nai)磨涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)。涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)硬(ying)度超過磨料硬(ying)度如氧化鋁陶瓷涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)鎳(nie)基(ji)、鈷(gu)基(ji)碳化鎢涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)，用于(yu)軋輥、螺旋送料器等部件，用于(yu)修復(fu)的涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)如噴(pen)涂(tu)鐵基(ji)或(huo)鎳(nie)基(ji)耐(nai)磨合金涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)；（3）噴(pen)涂耐高(gao)溫(wen)涂層。抗高(gao)溫(wen)氧化的(de)涂層如超(chao)音速火焰噴(pen)涂Cr2C3-NiCr涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)用等離子噴涂(tu)氧化鋁陶瓷涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)，熱障涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)使金屬基體與(yu)高溫(wen)環(huan)境隔離，保持金屬構件的力學性能(neng)。噴涂(tu)功(gong)能(neng)涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)。生物相(xiang)容性涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)在(zai)種植(zhi)體(不銹(xiu)鋼等)表面用等離子噴涂(tu)(tu)一層(ceng)生(sheng)物相容性好的(de)羥基磷灰石涂(tu)(tu)層(ceng)，生(sheng)物組(zu)織可(ke)以長入涂(tu)(tu)層(ceng)中的(de)孔(kong)隙(xi)中，與種植體(ti)(ti)形成(cheng)牢固的(de)結合(he)。其他行業人(ren)如(ru)裝飾(shi)、汽車制造(zao)、航空(kong)航天等近來均得到了(le)廣泛的應用[5]。
熱(re)噴涂技術主要發展動向：（1） 大功率(lv)高(gao)熱焓等離子噴(pen)涂，提高(gao)噴(pen)涂效率(lv)，降低成(cheng)本；（2）精(jing)密噴涂技(ji)術；（3）用熱(re)噴涂法部分代替(ti)鍍硬鉻的工藝；（4）新型(xing)熱障涂層。如噴涂0.3mm的(de)MCrAlY熱障(zhang)涂層(ceng)可使(shi)基(ji)材溫度(du)降低200～300℃；（5）噴涂新材料(liao)，如(ru)納米涂層材料(liao)、非晶態(tai)涂層材料(liao)；（6）計算機自動(dong)控制，提高生產效率，減少工作強度；（7）在較低溫度下具有高速飛行的(de)噴涂，如脈沖(chong)放電線爆噴涂）和(he)冷噴涂技術(shu)。
5 結論
熱噴涂技術是提高機件耐(nai)蝕、耐(nai)磨、耐(nai)高溫等性能的新興材料表面(mian)科學技術，使基體材(cai)料在耐磨性(xing)、耐蝕(shi)性(xing)和絕緣性(xing)等方(fang)面的性(xing)能得到(dao)改善。當前又(you)面臨(lin)高性(xing)能結構材(cai)料成本逐年上升的問題，熱噴涂技術同時解(jie)決(jue)了表面材料品質(zhi)和成(cheng)本這兩(liang)個方面的問題。熱噴涂技術既能延長零部件的使用壽命，又可以節約大(da)量的貴(gui)重材料和加工(gong)工(gong)時；此外，它的設備投資少、效(xiao)率(lv)高、操作(zuo)簡便。而且涂層具有各(ge)種特殊性能(neng)，近來在國民經濟中(zhong)的各個領域中(zhong)得到了(le)廣(guang)泛應用成為必然(ran)趨勢，并具有更為廣(guang)闊(kuo)的應用(yong)前景。
參考文獻：
[1]閻洪編(bian)著金屬表面處理新(xin)技術北京(jing)冶金工業出版社1996
[2]譚昌瑤，王鈞石主(zhu)編(bian).實(shi)用表面工程技術(shu).北(bei)京:新(xin)時代(dai)出(chu)版社，1998.
[3] 曲敬信(xin)，王泓宏主編.表面(mian)工(gong)程手冊.北京:化學(xue)工業出(chu)版(ban)社，1998
[4]徐濱士，劉世(shi)參，劉學蕙(hui)編著.等(deng)離子噴(pen)涂及堆(dui)焊.北京(jing):中國(guo)鐵道(dao)出版(ban)社，1986
[5]王黎 徐焱(yan)慧(hui)，熱噴涂技術(shu)的現狀(zhuang)與發展，磚(zhuan)瓦(wa)，2006.2，45~47
