热喷涂技术简单介绍及工艺过程（三）

点击数：974发布时间：2022-04-08 00:00:00　

从热喷涂技术的原理及工艺过程分析，热喷涂技术具有以下一些特点

1、由于热源的温度范围很宽，因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态工程材料，如金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料以及由它们组成的复合物等、因而能赋予基体以各种功能(如耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、隔热、生物相容、红外吸收等)的表面、

2、喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制，因此可以在各种材料上进行喷涂(如金属、陶瓷、玻璃、布疋、纸张、塑料等)，并且对基材的组织和性能几乎没有影响，工件变形也小、

3、设备简单、操作灵活，既可对大型构件进行大面积喷涂，也可在指定的局部进行喷涂;既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工、

4、喷涂操作的程序较少，施工时间较短，效率高，比较经济、

随着热喷涂应用要求的提高和领域的扩大，特别是喷涂技术本身的进步，如喷涂设备的日益高能和精良，涂层材料品种的逐渐增多、性能逐渐提高，热喷涂技术近十年来获得了飞速的发展，不但应用领域大为扩展，而且该技术已由早期的制备一般的防护涂层发展到制备各种功能涂层;由单个工件的维修发展到大批的产品制造;由单一的涂层制备发展到包括产品失效分析、表面预处理、涂层材料和设备的研制、选择，涂层系统设计和涂层后加工在内的喷涂系统工程;成为材料表面科学领域中一个十分活跃的学科。并且在现代工业中逐渐形成象铸、锻、焊和热处理那样的独立的材料加工技术。成为工业部门节约贵重材料、节约能源、提高产品质量、延长产品使用寿命、降低成本、提高工效的重要的工艺手段，在国民经济的各个领域内得到越来越广泛的应用。

1、氧乙炔火焰喷涂(焊)

是最早的一种喷涂方法。它是利用氧和乙炔的燃烧火焰将粉末状或丝状、棒状的涂层材料加热到熔融或半熔融状态后喷向基体表面而形成涂层的一种方法。它具有设备简单、工艺成熟、操作灵活、投资少、见效快的特点。它可制备各种金属、合金、陶瓷及塑料涂层，是目前国内最常用的喷涂方法之一。但是，由该方法制备的涂层孔隙度较大，与基体材料的结合强度也较低。但是，对于自熔合金而言，如若采用燃烧火焰将其一次喷融或将喷涂层进行二次重熔(有火焰重熔、感应重熔和炉熔等)的方法则称为喷焊，喷焊涂层由于与基体材料呈冶金结合状态，因而与基体材料的结合强度大大提高，可以应用于冲击大、负荷重的工况下，如连续铸造拉矫辊、热轧矫直辊表面采用镍基自熔合金喷焊涂层进行强化，均获得了十分良好的耐蚀、耐磨和抗热疲劳的强化效果、

2、爆炸喷涂(d-gun)

本方法是利用氧和可燃性气体的混合气，经点火后在喷枪中爆炸，利用脉冲式气体爆炸的能量，

将被喷涂的粉末材料加热、加速轰击到工件表面而形成涂层。气体燃烧和爆炸的结果可产生超音速高能气流，爆炸波的传播速度高达3000m/s，其中心温度可达3450℃，粉末粒子的飞行速度可达1200m/s。因而爆炸喷涂层涂层致密，与基体的结合强度高，最高可达24kg/mm2、该法的缺点是噪音大，而且爆炸是不连续的，因而效率较低。爆炸喷涂是20世纪50年代由美国联合碳化物公司发明，但问世后许多年都由该公司所垄断，不对外出售技术和设备，只在其服务公司内为用户进行喷涂加工，主要喷涂陶瓷和金属陶瓷，进行航空发动机的维修、

3、高速火焰喷涂(hvof)

高速火焰喷涂(或称超音速火焰喷涂)是20世纪80年代出现的一种高能喷涂方法，它的开发是继等离子喷涂之后热喷涂工业最具创造性的进展。虽然高速火焰喷涂方法可喷涂的材料很多，但由于其火焰含氧少温度适中，焰流速度很高，能有效地防止粉末涂层材料的氧化和分解，故特别适合碳化物类涂层的喷涂。该设备发展到第三代，性能有了大幅度的提高，例如jp-5000、dj-2700等设备其室压达到8-12bar，功率达到100-120kw，喷涂效率可达10kg/h(wc-co)，涂层厚度可达数mm，涂层性能已能达到爆炸喷涂的水平。

在许多工业部门获得广泛的应用、如航空发动中的耐磨涂层、造纸机械用的镜面涂层等、近年来，由于电镀铬工艺的环境污染问题，电镀铬工业在一些工业发达国家受到严格的限制，并逐渐被淘汰，采用高速火焰喷涂涂层代替镀铬层的应用越来越受到工业界的关注和重视、

4、电弧喷涂

电弧喷涂是在两根丝状的金属材料之间产生电弧，电弧产生的热使金属丝熔化，熔化部分由压缩空气气流雾化并喷向基体表面而形成涂层。该工艺也具有设备一次投资少，使用方便、效率高等特点， 但喷涂材料必须是导电的金属及合金丝，因而其应用受到了一定的限制， 但它的高效率使得它在喷涂al、zn及不锈钢等大面积防腐应用方面成为首选工艺。

5、等离子喷涂(aps)

当某种气体如氮、氩、氢及氦等通过一压缩电弧时产生电离而形成电中性的等离子体(是物质除气、液、固态外的第四态)、等离子弧的能量集中温度很高， 其焰流的温度在万度以上，可以将所有固态工程材料熔化、 以这种高温等离子体作热源将涂层材料熔化制备涂层的工艺就是等离子喷涂。国内外已有数百种材料用于等离子喷涂，是应用较普遍的喷涂方法。 等离子喷涂涂层的致密度及与基体材料的结合强度均比火焰喷涂涂层和电弧喷涂涂层的高，而且也是制备陶瓷涂层的最佳工艺、 等离子技术中引人注目之处是设备的大容量化和高输出功率化，目前气体等离子喷涂设备已有200kw的设备出售， 不但大大提高了喷涂效率，也使涂层质量更为改善，因而可以实现大面积高质量涂层的连续生产， 如柔性印刷用网纹辊镜面陶瓷层以及高分子薄膜电晕处理用陶瓷绝缘涂层的制备等、

6、低压等离子喷涂(lpps)

等离子喷涂可以在不同气氛和不同压力下实现， 当喷涂作业在气氛可控的负压密封容器内进行时就成为低压等离子喷涂。低压等离子喷涂的优点是：焰流速度高、粒子动能大，形成的涂层致密、结合强度高;低压环境下可对基体进行预热和进行反向转移弧电清理，进一步提高涂层与基体的结合强度;由于没有大气污染，涂层材料不氧化成分变化小， 因而可以进行活性金属如ti、ta、nb等的喷涂;还可使形成等离子体的气体在喷涂过程中与涂层材料进行反应，形成特殊化合物涂层。由于具有以上特点， 低压等离子喷涂主要用于制备航空工业等高科技领域的涂层，如飞机涡轮发动机叶片抗高温氧化和热腐蚀的mcraly(m= co、ni、fe)涂层，以及制备人体人工植入体用生物功能涂层、

7、水稳等离子喷涂

水稳等离子喷涂是一种高功率和高速等离子喷涂方法，它是在由高速旋转的水形成的隧道里产生的弧中，水蒸气分解形成o2和h2的等离子工作气的喷涂方法。与气体等离子喷涂方法相比，其焰流温度更高体积更大更长，特别是能量更高， 因而特别适合于高熔点氧化物陶瓷的大量喷涂。其主要优点是：输出功率大(150-200kw)，涂层结合强度是气体等离子喷涂涂层的2 -3倍，并且涂层致密，其硬度、耐磨性和耐热冲击性能也有很大提高;喷涂效率高，喷涂能力最大为50kg/h， 涂层厚度可达20mm，而且可以喷涂分散性较大的粉末，因而特别适合陶瓷部件的喷涂成形;只需水和空气，运行成本低， 比其他喷涂方法经济。本方法的缺点是焰流为氧化焰，不适喷涂容易氧化的材料。

此外，喷涂枪体积较大，比较笨重。