热喷涂技术的发展和应用

热喷涂技术的发展和应用

摘要：

本文介绍了热喷涂技术的工艺特点，对超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、激光喷涂、反应热喷涂等热喷涂工艺的优缺点进行了分析，总结了热喷涂技术的应用状况，探讨了新工艺、新材料在热喷涂技术中的应用前景。

关键词：热喷涂；超音速火焰喷涂；超音速等离子喷涂；激光喷涂；反应热喷涂；

1、前言：

高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。近年来，表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展，为解决上述问题提供了一种新的方法。热喷涂是一种通过专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成一种特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的表面工程技术。由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料，所以能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强，应用面广，经济效益突出，尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。随着工业和科技的发展，人们对热喷涂技术提出了越来越高的要求，在已有的热喷涂工艺不断得到改进的同时，一些新的工艺也应运而生。本文就近年来国内外热喷涂新工艺、新技术及其进展进行了概述。

2、热喷涂工艺的特点：

自1910年瑞士肖普博士发明了一种火焰喷涂装置（即热喷涂）以来，热喷涂技术已有很大发展，尤其是20世纪80年代以来，热喷涂技术的应用取得了很大的成就。与其他各种表面技术相比，热喷涂技术有其自身的特点：

(1) 可在各种基体上制备各种材质的涂层，包括金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料、玻璃、木材、布、纸等几乎所有的固体材料。

(2) 基体温度低。基体温度一般在30-200°C 之间，变形小，热影响区浅。

(3) 操作灵活。可喷涂各种规格和形状的物体，特别适合于大面积涂层，并可在野外作业。

(4) 涂层厚度范围宽。从几十微米到几毫米的涂层都能制备，且容易控制，喷涂效率高，成本低。喷涂时生产效率为每小时几公斤到几十公斤。但是，作为一种表面处理技术，它也存在许多不足之处，主要体现在热效率低，材料利用率低、浪费大和涂层与基材强度较低三个方面。

3、热喷涂工艺的种类：

传统的热喷涂方法按热源的不同，可分为燃烧法和电热法，前者包括火焰喷涂、爆炸喷涂，后者包括电弧喷涂、等离子喷涂。近年来，随着人们对涂层性能要求的进一步提高，广大科学工作者通过不断创新，在原有基础上发展了超音速火焰喷涂和超音速等离子喷涂。同时，又相继开发了激光喷涂、反应热喷涂和冷喷涂等工艺。

3.1、超音速火焰喷涂

超音速火焰喷涂法主要是采用高压水冷的反应腔和细长的喷射管，将燃料（煤油、乙炔、丙烯和氢气）和氧气送入反应腔燃烧，产生高压火焰。燃烧火焰被喷射管压缩并加速喷射。喷射粉末可以用高压轴向送入或从喷射管侧面送入。另一种方法是将燃料（煤油、乙炔、丙