熱噴涂技術(shù)是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預(yù)處理的基體表面形成涂層的方法。
熱噴涂具有用材廣泛、設(shè)備輕便、工藝靈活、操作程序少、可快捷修復(fù)、適應(yīng)性強(qiáng)、涂層厚度可控等優(yōu)點(diǎn)，適用各種基體材料的零部件、幾乎可在所有的固體材料表面上制備各種防護(hù)性涂層和功能性涂層，已廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天、交通、造紙和機(jī)械等領(lǐng)域。
01
熱噴涂在航空發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用
航空發(fā)動機(jī)中，超過75%的發(fā)動機(jī)部件需要噴涂，不同部件對涂層性能要求也不同，性能又與涂層材料、噴涂工藝、噴涂技術(shù)有關(guān)。其中熱噴涂材料是技術(shù)核心之一，發(fā)展熱噴涂材料能為航空發(fā)動機(jī)提供更好的安全性，這就給了涂層材料很大的發(fā)展空間。
下面簡單闡述一下幾類熱噴涂材料在航空發(fā)動機(jī)中的的應(yīng)用：
耐磨涂層材料
在機(jī)械工程領(lǐng)域，最常見的一種故障形式就是因?yàn)闄C(jī)器零件因?yàn)殚L時(shí)間的運(yùn)行而出現(xiàn)磨損所導(dǎo)致的。而降低這種機(jī)械故障的方法就是及時(shí)更換零件或者增強(qiáng)零件的耐磨性，但經(jīng)常更換零件勢必會造成更大的人力以及財(cái)力資源的浪費(fèi)。耐磨材料的出現(xiàn)極大的滿足了人們的需求，降低了物料對設(shè)備部件沖刷造成的磨損。對航空發(fā)動機(jī)的部件來說，其耐磨涂層材料一定滿足熔點(diǎn)高、硬度高、抗沖擊磨損性能好等要求，采用熱噴涂技術(shù)得到的耐磨涂層都具有優(yōu)良的耐磨性能。
封嚴(yán)涂層材料
對航空發(fā)動機(jī)來說，轉(zhuǎn)子之間的間隙對其工作效率也有極大的影響。較小的間隙不僅能大大提高航空發(fā)動機(jī)的效率，降低油耗，同時(shí)還有效改善了發(fā)動機(jī)的安全性能，因此在航空發(fā)動機(jī)中使用了大量的封嚴(yán)涂層材料。為了滿足當(dāng)前航空發(fā)動機(jī)的運(yùn)行要求，航空發(fā)動機(jī)使用的封嚴(yán)涂層材料需要具備高強(qiáng)度及抵抗氣體沖擊力的能力，一般為金屬和非金屬復(fù)合材料，截止目前已有20多種可行噴涂材料，陶瓷材料和納米材料等方面的熱噴涂材料研究也在進(jìn)行中。
高溫防護(hù)涂層材料
航空發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的熱量，為了防止發(fā)動機(jī)部件出現(xiàn)因高溫氧化等現(xiàn)象，需要在其表面噴涂高溫防護(hù)材料。根據(jù)運(yùn)行過程中的實(shí)際需求，所涂抹的高溫防護(hù)涂層除了具備基本的抗高溫以及抗氧化性之外，還需要這種涂層材料的物質(zhì)在高溫條件下不出現(xiàn)分解并且和被涂抹機(jī)體表面之間不發(fā)生任何反應(yīng)。
尺寸修復(fù)涂層材料
在航空發(fā)動機(jī)的運(yùn)行過程中，在其零件表面涂抹相應(yīng)材料，只是為了有效減少磨損或者其他損傷的概率，并不能直接杜絕這種損傷情況的發(fā)生。因此航空發(fā)動機(jī)經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，難免會有部分零件會出現(xiàn)磨損或者其他損傷，而這些損傷會改變原本零件尺寸，影響機(jī)器的正常運(yùn)行，因此修復(fù)涂層材料的研究也極其重要。另外，根據(jù)實(shí)際修復(fù)過程的不同還需要采用相應(yīng)科學(xué)合理的噴涂技術(shù)以及噴涂工藝。
增強(qiáng)發(fā)動機(jī)性能、降低維修成本、 延長壽命、提高安全指數(shù)。
02
熱噴涂在火力電廠鍋爐防護(hù)中的應(yīng)用
鍋爐是一種特殊的密閉性的熱工設(shè)備。不僅直接要受火焰與煙氣的沖刷，而且要承受比大氣壓力高的介質(zhì)壓力。在鍋爐事故中，“四管”（指水冷壁管、過熱器管、再熱器管和省煤器管）爆漏次數(shù)最多，約占鍋爐全部事故的40%-60%，甚至達(dá)70%。所以，加強(qiáng)鍋爐的維護(hù)保養(yǎng)，是保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行非常重要的環(huán)節(jié)之一。
熱噴涂技術(shù)，作為表面工程技術(shù)重要組成之一，因其強(qiáng)大的材料適應(yīng)能力，在許多工況下具有卓越的耐磨損能力、耐腐蝕能力、耐高溫能力、絕緣能力等，其在鍋爐防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用是科技發(fā)展的必然結(jié)果。
噴涂過程一般經(jīng)歷以下四個(gè)階段： 噴涂材料被加熱、熔化；熔化的噴涂材料被霧化； 熔融或熔化的微細(xì)顆粒的噴射飛行； 粒子在基材表面發(fā)生碰撞、變形、凝固和堆積形成涂層。
根據(jù)采用能源種類不同可以分為三類（如下圖）。目前，在我國燃煤電廠鍋爐防護(hù)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的是電弧噴涂技術(shù)。此外，超聲速火焰噴涂以及火焰粉末噴涂技術(shù)也有一定程度的應(yīng)用。
電弧噴涂技術(shù)
電弧噴涂是利用兩根被噴涂的絲材作自耗電極，當(dāng)兩絲材短接將電弧引燃后，只要絲材連續(xù)送進(jìn)，不斷補(bǔ)充熔化并被壓縮空氣吹向工件，就能維持電弧燃燒即噴涂過程。與其他熱噴涂工藝相比，電弧噴涂設(shè)備簡單，噴涂成本較低但效率很高，且對操作人員的要求較低，現(xiàn)場施工時(shí)可重復(fù)性較強(qiáng)。因此，在電廠鍋爐“四管”的現(xiàn)場噴涂防護(hù)中，一般均采用電弧噴涂工藝。
超聲速火焰噴涂技術(shù)
超聲速火焰噴涂技術(shù)是使助燃?xì)怏w與燃燒氣體在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高壓火焰，再經(jīng)特制的噴嘴射出高速焰流，從而將送入其中的粉體材料加熱、加速噴射到基體表面形成涂層的方法。采用超聲速噴涂工藝制備的涂層非常致密，結(jié)合強(qiáng)度高，具有極低的孔隙率。NiCr-Cr3C2是使用超聲速火焰噴涂工藝對電廠鍋爐管壁進(jìn)行防護(hù)時(shí)最常使用的粉體材料，具有很好的耐磨粒磨損性能。
火焰粉末噴涂技術(shù)
粉末火焰噴涂是采用氧乙炔火焰為熱源，使用粉末作為噴涂材料的熱噴涂方法。在噴涂過程中或涂層形成后，對基體和涂層加熱，使涂層在基體表面熔融，并和基體產(chǎn)生擴(kuò)散或互熔，形成與基材冶金結(jié)合的涂層。
降低維修成本、提高生產(chǎn)效率、提高設(shè)備安全性能
03
其它應(yīng)用
熱噴涂技術(shù)在冶金、交通、焚燒鍋爐、化學(xué)工業(yè)鍋爐、海洋石化、印刷造紙業(yè)、通用機(jī)械等方面也有許多應(yīng)用。
04
熱噴涂技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)得到了較大的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)中做出了重要貢獻(xiàn)，但是熱噴涂在實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在一些問題。具體分析，詳見下回分解。
