熱噴涂：熱噴涂技術是利用某種熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣流將其霧化，并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預處理的基體表面從而形成涂層的表面加工技術（在日本熱噴涂被稱形象的稱為熔射）。通常將金屬、合金、金屬氧化物、金屬/陶瓷混合物、碳化物、線材、棒材以及各種復合材料沉積在不同的基體材料上，形成具有獨特微觀結(jié)構(gòu)的涂層或者精準成型的部件。熱噴涂技術使基體材料或工件形成了保護性或功能性表面涂層，使其達到：防腐、耐磨、耐磨、抗高溫、抗氧化、隔熱、絕緣、導電、防微波輻射等功能，其在世界范圍內(nèi)諸多工業(yè)領域都有著廣泛重要的應用。

熱噴涂適用范圍很廣，幾乎所有固體材料都可以作為熱噴涂的基材，可在各種基體上制備各種材質(zhì)的涂層：金屬、陶瓷、金屬陶瓷以及工程塑料等都可用作熱噴涂的材料，工藝適應性強，產(chǎn)值約占材料表面工程所有產(chǎn)值的三分之一。

按照熱源不同，熱噴涂可以分為多種。其中，等離子噴涂居主導地位；高速火焰噴涂（超音速/聲速）居第二，占據(jù)25%的市場比例；電弧噴涂代替?zhèn)鹘y(tǒng)火焰噴涂技術上升至第三位。

▲熱噴涂生產(chǎn)一般包括3個基本工序--工件表面預處理、噴涂和涂層后處理，其基本工藝流程如圖所示。

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▼常用熱噴涂技術的工藝特性

▼不同熱源的最高溫度

等離子噴涂是采用剛性非轉(zhuǎn)移型等離子弧為熱源，將欲噴涂粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，在經(jīng)過高速焰流將其霧化加速噴射到經(jīng)預處理的工件表面，形成噴涂涂層的一種熱噴涂表面加工方法。

來源：北京聯(lián)合涂層技術有限公司

其噴涂原理是通過等離子噴槍(又稱等離子弧發(fā)生器)產(chǎn)生等離子焰流。噴槍的鎢電極(陰極)和噴嘴(陽極)分別接電源負極和正極，通過高頻火花引燃電弧，使供給噴槍的工作氣體(Ar或N2)在電弧的作用下電離成等離子體。在機械壓縮效應、自磁壓縮效應和熱壓縮效應的聯(lián)合作用下，電弧被壓縮，形成非轉(zhuǎn)移型等離子弧。送粉流輸送粉末噴涂材料進人等離子弧，并被迅速加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，隨等離子流高速撞擊經(jīng)預處理的基材表面，并在基材表面形成牢固的噴涂層。從而使零件被噴涂表面獲得不同的硬度、耐磨、耐熱、耐腐蝕、絕緣、隔熱、潤滑等各種特殊物理化學性能，以滿足零件不同工作條件的要求。

??！等離子體的高溫足以瞬間熔化目前已知的任何材料，射流能夠熔化幾乎所有的固體材料，因此等離子噴涂技術可以形成涂層的種類及其應用極其廣泛，尤其是噴涂高熔點陶瓷材料，等離子噴涂具有很大的優(yōu)勢，由于使用惰性氣體作為工作氣體，所以噴涂材料不易氧化。等離子噴涂技術的發(fā)展主要集中在噴槍功率的提高以及送進粉末方式的改良兩大方面。

超音速火焰噴涂：以氧氣和燃料連續(xù)燃燒產(chǎn)生的熱量作為熱源，焰流速度超過聲音速度的熱噴涂方法，又稱高速火焰噴涂。超音速噴涂主要是依靠大幅度提高噴涂顆粒的速度來獲得高質(zhì)量的涂層，即：高的燃燒室壓力→高的燃流速度→高的顆粒飛行速度→高的涂層質(zhì)量。涂層性能與氣流的速度和溫度有關，但目前研究結(jié)論趨向于認為“粒子的速度或動能對涂層質(zhì)量的貢獻更大”。由動量定理可知，粒子速度越高，動量越大，沉積時的沖量越大；粒子速度越高，粒子對基體的撞擊作用越強，粒子變形越充分，使涂層中顆粒之間的連接更加緊密，從而減小了涂層孔隙率，增大了涂層的結(jié)合強度。

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燃料（丙烷、丙烯、氫氣、乙炔、煤油等）和氧氣在噴涂槍燃燒室內(nèi)混合后連續(xù)燃燒，導入的微細噴涂粉末材料（可以用高壓軸向送入或從噴射管側(cè)面送入）隨焰流從細長頸部射出并加熱熔融，以高速撞擊零件表面，形成涂層。涂層質(zhì)量遠優(yōu)于傳統(tǒng)的火焰噴涂、電弧噴涂和等離子噴涂涂層。超聲速火焰噴涂粒子的飛行速度高，可形成致密、結(jié)合強度高的涂層，火焰溫度不超過3000℃，粉末在火焰中被加熱的時間短，因此噴涂材料的相變、氧化和分解受到抑制，特別適合于噴涂碳化物和硼化物等金屬陶瓷材料；噴涂效率高，噴涂距離可在較大范圍內(nèi)變動而不影響噴涂質(zhì)量；氧氣消耗量大，成本較高。

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電弧噴涂的基本原理是將兩根被噴涂的金屬絲作自耗性電極，連續(xù)送進的兩根金屬絲分別與直流的正負極相連接。在金屬絲端部短接的瞬間，由于高電流密度，使兩根金屬絲間產(chǎn)生電弧，將兩根金屬絲端部同時熔化，在電源作用下，維持電弧穩(wěn)定燃燒；在電弧發(fā)射點的背后由噴嘴噴射出的高速壓縮空氣使熔化的金屬脫離金屬絲并霧化成微粒，在高速氣流作用下噴射到基材表面而形成涂層。值得注意的是電弧噴涂只能用于具有導電性能的金屬線材。

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火焰噴涂是以氧氣和燃氣（乙炔、丙烷、丙烯、天然氣或氫氣等）燃燒所產(chǎn)生的熱量來熔化噴涂材料并通過高壓氣體噴射至工件表面形成涂層的工藝?；鹧鎳娡坎牧系男问揭话阌腥N：粉材、絲材和棒材。粉材火焰噴涂較為普遍，能夠適用于多種零件和工況；絲材噴涂則常用于大規(guī)模的連續(xù)化作業(yè)；而棒材則可以噴涂陶瓷材料，生產(chǎn)成本低廉但連續(xù)化作業(yè)難度較大。

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爆炸噴涂是在特殊設計得燃燒室內(nèi)加入一定比例搭配的氧氣和燃氣，然后利用點燃混合氣體發(fā)生爆炸所產(chǎn)生強大的熱量和推力將粉末材料熔化后高速噴向工件表面的過程，每次噴射后通入氮氣流清洗槍管。爆炸噴涂由于其推力大、速度快，因此能夠?qū)崿F(xiàn)涂層的高結(jié)合強度和低孔隙率。缺陷是爆炸畢竟是非持續(xù)性的間歇過程，因此想要噴涂均勻的涂層挑戰(zhàn)性蠻大。

爆炸噴涂焰流溫度不太高，不適合噴涂陶瓷等高熔點材料，但可解決碳化物高溫分解難題。一般專用于噴涂碳化物或金屬陶瓷涂層。成本高，涂層密度可達99.9%。

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備注：氣體燃燒熔化法熱噴涂又分常規(guī)火焰熱噴涂、爆炸火焰熱噴涂和超聲速火焰熱噴涂。

▼常用金屬熱噴涂材料

▼常用陶瓷熱噴涂材料

▼常用的熱噴涂塑料

▼常用熱噴涂用復合材料

熱噴涂技術使基體材料或工件形成了保護性或功能性表面涂層，其在世界范圍內(nèi)諸多工業(yè)領域都有著廣泛重要的應用，包括修復和復原、防腐蝕、各種形式的耐磨損，如磨蝕、侵蝕和削磨，還有絕熱或?qū)щ姟⒖寡趸涂篃岣g、用作電導體或絕緣體、可磨耗涂層以及裝飾等等。

１、耐磨損是熱噴涂技術在高溫和低溫下最大的應用領域。這類涂層具體分為以下幾種：

2、耐高溫抗氧化——這類涂層抗化學或物理分解，改善零件的高溫性能。這類涂層分為以下幾種：

3、防腐蝕涂層--選擇這類涂層比較復雜，因為零件在服役狀態(tài)， 環(huán)境溫度和各種介質(zhì)對涂層材料都有一定的要求，一般采用鈷基合金、鎳基合金和氧化物陶瓷等作為涂層材料，通過提高涂層的致密性，堵住腐蝕介質(zhì)的滲透；合理選擇涂層材料與零件基材的氧化/還原電位，防止電化學腐蝕，涂敷抑制腐蝕的封孔劑。

4、導電涂層或絕緣涂層--這類涂層又分為以下幾種：

5、恢復尺寸涂層（舊件修復）--這類涂層主要用于修補因磨損或加工超差的零件。 對涂層材料的選擇主要取決于零件的使用要求。

6、間隙控制涂層--這類涂層提供緊密的封嚴間隙， 顯著提高設備性能和運轉(zhuǎn)效率。與配合零件接觸時，涂層優(yōu)先受控磨損。典型涂層為鎳/石墨、 聚酯鋁混合物、鋁/石墨涂層。