热喷涂技术原理及其应用
热喷涂技术原理及其应
用
Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
热喷涂技术原理及其应用摘要：对于一些超薄零件，在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层，增加零件的耐磨性。热喷入技术是制备涂层的主要方法，目前正迅速应用到民用工业领域。本文主要介绍了热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况,并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。
关键字：表面工程热喷涂涂层火焰喷涂
1绪论
磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料介绍，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的损失约占国民经济总产值的4%～5%，而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。我国每年由腐蚀和磨损造成的经济损失已达数亿人民币。
随着现代科学技术和现代工业发展，对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求，特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。因此改善材料表面性能，不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源，更有利于社会的发展[1]。
表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一，表面技术分为表面改性技术、薄膜技术和涂层技术三大类，而热喷涂技术是表面工程领域中十分重要的技术，约占表面工程技术的1/3，是国外50年代发展起来的一项机械零件修复和预保护的新技术。它可以使各种机械设备车辆的零部件使用寿命延长。使报废的零部件“起死回生”。从学科上讲，热喷涂技术是一个涉及金属学、高分子学、表面物理、表面化学、流体力学、传热学、等离子物理及计算机等学科的交叉边缘科学[2]。
热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择；二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失，这些特征以及热喷涂涂层所具备的耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、绝缘、隔热等特殊功能,使热喷涂技术得到迅速发展。在选择一种涂层技术时应该考虑到涂层技术的经济性和技术性能，要在整个系统中考虑到表面涂层或其他表面改性和处理的方法，要知道表面要求的功能、服务环境、基材（合金、热处理等）所处理表面的性能，必须考虑到涂层自身的技术问题和经济性，涂层的使用寿命和优点，而不仅仅是涂层的生产成本。
涂层可以对材料表面性能（耐磨性、耐蚀性、耐热性等）进行强化或再生，起到保护作用，并对因磨损腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复。同时，还可以赋予材料表面以特殊性能（电、光、磁等）。现在生产实际中应用比较广泛的方法主要有火焰喷涂法（包括线材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂等）、等离子弧喷涂和电弧喷涂。基于热喷涂市场的巨大潜力及其社会效益和经济效益，在世界范围内，热喷涂技术受到极大关注。
热喷涂技术是是表面工程的重要组成部分，与其他表面技术相比，热喷涂技术具有诸多优点：
1. 涂层的基体材料几乎不受限制，如金属材料、无机材料（玻璃、陶瓷）、有机材料（包括木材、布、纸类）等；
2. 基材性能不变化，除火焰喷熔工艺外，喷涂过程中基材受热温度低，不发生组织性能变化、变形小；
3. 施工对象的尺寸和形状不受限制，因此适用于不同领域，小至塞规、大至钢结构桥梁；
4. 喷涂厚度可在较大范围内变化。
5. 涂层材料种类广泛，如金属及其合金、陶瓷、塑料以及它们的复合材料；
目前，热喷涂技术已经越来越受到人们的重视。国外学者预测，在20世纪末全世界的热喷涂市场每年将超过30亿美元[3]。
2 热喷涂技术
热喷涂技术是材料科学领域内表面工程学的重要组成部分，它是一种表面强化和表面改性技术。它是1910年由瑞士的M U Se-hoop发明的，历经90多年，热喷涂是（粉末或线杆）经热源（火焰或电弧）加热至融化或半融化态，用高压气流令其雾化并喷射于工件上，塑态雾化金属粒子以很高速度打到工件表面成片层状结构堆积成涂层[4]。通过金属基体表面喷涂一涂层使金属具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。热喷涂技术主要用于高温、耐磨、耐腐蚀等部件的预保护、功能涂层的制备及对失效部件的修复等根据热热源来分，热喷涂有4种基本方法：电弧喷涂；火焰喷涂；等离子喷涂和特殊方法。火焰喷涂就是以气体火焰为热源的热喷涂。目前，火焰喷涂按火焰喷射速度分为：火焰喷涂，火焰冲击喷涂（爆炸喷涂）及超音速火焰喷涂3种。电弧喷涂是以电弧为热源的热喷涂。等离子喷涂是以等离子弧为热源的热喷涂。等离子喷涂涂层的特征直接取决于到达基底的粉末颗粒的参数。因此,几年来,发展了许多不同的技术来测量颗粒尺寸、速度和温度分布。
涂层与基体的结合机理目前尚无公认的定论，通常认为有以下几种：机械结合；物理结合；微扩散结合；冶金结合[5]。
1.机械结合
飞向基材的熔融粒子撞击基材表面形，铺展成扁平状的液态薄片覆盖并紧贴基材表面的凸凹点上，在冷凝时收缩咬住凸点，形成机械结合。
2.物理结合
当高温、高速的熔融粒子撞击基材表面后，紧密接触的距离达到原子晶格常数范围时，就会产生范德华力而形成物理结合。
3.扩散结合
当熔融的喷涂材料高速撞击基材表面形成紧密接触时，由于变形、高温等作用，在涂层与基体间有可能产生微小的扩散，增加涂层与基材间的结合强度。4.冶金结合
在喷涂放热型喷涂材料时，基材表面的微区内接触温度可达基材的熔点，就有可能使熔融粒子与基材间形成微区的冶金结合。
近年来，热喷涂技术取得了很大进步，热喷涂的工艺和设备以及材料也都有了很快的发展。
热喷涂材料的发展
热喷涂材料的发展大致经历了三个阶段。以金属和合金为主的粉末和线材，主要包括铝、锌、镍、钴和铁等到自熔合金粉末，并先后发展了耐磨、耐高温、抗燃气腐蚀及隔离热等陶瓷和金属陶瓷涂层材料，使热喷涂技术开始从简易维修车间步入宇航和飞机等高技术产业领域[6]。70年代中期出现的一系列的复合粉和自粘结喷涂粉，80年代又出现了用于电弧喷涂的夹芯焊丝，其特征是材料成分与结构的复合，从而改进了喷涂工艺和涂层的性能。
在各种新型、优质热喷涂技术不断涌现的情况下,热喷涂材料已成为制约热喷涂技术应用和发展的关键。热喷涂材料的分类和发展概况列于表。通常按材料形态有喷涂粉、丝材、粉芯丝材等;按材料种类有金属及特殊金属材料、有机聚合物材料、陶瓷材料、生物材料;按涂层结构有纳米涂层材料、合金涂层材料、非晶态涂层材料以及由这些材料复合构成的复合涂层材料。目前,为了满足对材料多功能、高性能等的要求,多种材料的复合、纳米材料、新型合金或非晶材料的使用成为热喷涂材料发展的主要趋势。
表热喷涂材料概况
GENERALSITUATIONOFTHERMALSPRAYMATERIALS
陶瓷材料因其优异的高温性能而成为热喷涂技术中常用的一种喷涂材料。表列出部分陶瓷涂层的性能和应用情况。这类材料主要用于高温部件(发动机等)的腐蚀、氧化及磨损防护。WC基金属陶瓷涂层材料适宜于各种磨粒、冲蚀和滑动磨损的防护。下面是我们所用的陶瓷喷涂材料的简介。
表陶瓷材料涂层
CERAMICMATERIALCOATING
热喷涂技术分类与特点
热喷涂是利用热源将喷涂材料加热熔化或软化，靠热源的动力或外加的压缩气流，将熔滴雾化并推动熔粒成喷射的粒束，以一定的速度喷射到基体表面形成涂层的工艺方法[7]。一般认为，热喷涂过程经历 4个阶段，即喷涂材料加热熔化
阶段、熔滴雾化阶段、雾化颗粒飞行阶段和喷涂层形成阶段。根据所用的不同热源，热喷涂技术分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂（HVOF）和其他喷涂技术等多种方法。
（1）火焰喷涂
火焰喷涂是最早得到应用的一种喷涂方法。它以氧气－燃气火焰作为热源，喷涂材料以一定的传送方式送入火焰，并加热到熔融或软化状态，然后依靠气体或火焰加速喷射到基体上。火焰喷涂根据喷涂材料的不同，又可分为丝材火焰喷涂、粉末火焰喷涂和棒材火焰喷涂几种。火焰喷涂具有设备简单，操作容易，工艺成熟，投资少等优点。新型火焰喷涂枪可以喷涂各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末材料的涂层。尽管等离子和HVOF/HVAF超音速以及爆炸喷涂的涂层优于常规火焰喷涂，但由于投资大、操作控制系统复杂、设备笨重、无法现场施工，应用范围受到极大限制，在在防腐和维修市场难以推广普及，新型火焰喷涂设备与技术和超音速电弧喷涂设备与技术在防腐和修复市场中永远是主要技术力量。
（2）电弧喷涂
电弧喷涂是高效率、高质量、低成本的一项工艺，是目前热喷涂技术中最受重视的技术之一。电弧喷涂是将2根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，分别接通电源的正负端，在喷枪喷嘴处，利用两金属丝短接瞬间产生的电弧为热源熔化自身，借助压缩空气雾化熔滴并使之加速，喷射到基体材料表面形成涂层。
电弧喷涂具有如下优点：①热效率高、对工件的热影响小。一般火焰喷涂的热效率只有5%～15%，电弧喷涂将电能直接转化为热能熔化金属，热能利用率可高达60%～ 70%。电弧喷涂时不形成火焰，因而在喷涂过程中工件始终处于低
温，避免了工件热变形；②可获得优异的涂层性能。电弧喷涂技术可以在不使用贵重底材的情况下得到较高的结合强度，采用适当的喷前粗化处理方法，喷涂层与基本结合强度可达普通火焰喷涂层的 2倍以上。使用2根成分不同的金属丝还可以制备出假合金涂层，以获得具有独特综合性能的涂层；③生产率高。电弧喷涂的生产效率正比于喷涂电弧电流，当电弧电流为300 A时，喷涂锌为
30kg/h，喷涂铝为10kg/h，喷涂不锈钢为15kg/h，为火焰喷涂的3倍以上；④经济性好。电弧喷涂能源利用率高，而且电能的价格远远低于燃气价格，施工成本为火焰喷涂的l/10以下，设备投资为等离子喷涂的1/3以下。
电弧喷涂技术的应用已经在各行各业取得了显着成效。利用电弧喷涂在钢铁构件上喷涂锌、铝涂层，可对钢构件进行长效防腐防护，例如我国南海地区由于高温、高湿、高盐雾，船舶腐蚀严重，中修舰船的钢结构应用电弧喷涂铝合金涂层防腐，经5年考核效果明显，测算预计寿命可提高到15a以上。山西晋山煤矿、河南铁王沟煤矿等井筒钢结构进行电弧喷涂防腐防护，预计寿命在 30a以上。电弧喷涂作为一种优质的修复技术，在机械零件上喷涂碳钢、铬钢、青铜、巴氏合金等材料，用于修复已磨损或尺寸超差的部位，已在机械维修和机械制造业得以应用。采用该技术修复造纸烘缸、修复大马力发动机曲轴也已取得明显成效；制备装饰涂层和功能涂层也是电弧喷涂技木应用的另一重要领域，例如在电容器上喷涂导电涂层，在塑料制品上喷涂屏蔽涂层，在内燃机零件上制备热障涂层，在石头、石膏等材料上喷涂铜、锡、铝等金属进行装饰等等。
（3）等离子喷涂
等离子喷涂是热源为等离子焰流（非转移等离子弧）。由放电弧产生的电弧等离子体温度可达20000K。加热喷涂材料（粉）到熔融或高塑性状态，并在高速
等离子焰流（工作气体为氮气和氢气或氩气和氢气）载引下，高速撞击到工件表面形成涂层。
等离子喷涂是采用非转移弧为热源，喷涂材料为粉末的喷涂方法。近十几年来等离子喷涂发展很快，目前已开发出大气等离子喷涂、可控气氛等离子喷涂、溶液等离子喷涂、等喷涂技术，等离子喷涂已成为热喷涂技术中的最重要的一项工艺方法，这些新技术在工业生产上的应用日益显示出优越性和重要性。等离子喷涂的喷涂材料范围广，涂层组织细密，氧化物夹渣含量和气孔率都较低，气孔率可控制到2%～5%，涂层结合强度较高，可达60MPa以上。该喷涂技术主要用于制备质量要求高的耐蚀、耐磨、隔热、绝缘、抗高温和特殊功能涂层，已在航空航天、石油化工、机械制造、钢铁冶金、轻纺、电子和高新技术等领域里得到广泛应用。
（4）高速火焰喷涂（HVOF）和其他喷涂技术
高速火焰喷涂目前主要指超音速火焰喷涂[8]，有时人们也将爆炸喷涂认为是高速火焰喷涂的一种。高速火焰喷涂技术，将燃气（丙烷、丙稀或氢气）和氧气输入并引燃于燃烧室，借助于气体燃烧时产生的高温和高压形成的高速气流，加热熔化喷涂粉末并形成一束高速喷涂射流，在工件上形成喷涂层。高速火焰喷涂的特点：气体燃烧膨胀形成的热气流使喷涂粒子达到极高的飞行速度。火焰喷射速度为音速的2倍以上，而喷涂熔粒的速度可达 300～1000m·s－1；喷涂粉粒在火焰中加热时间长，受热均匀，能形成良好的微小熔滴；喷涂粉粒主要在喷涂枪中加热，离开喷枪后飞行距离短，因而和周围大气接触时间短，在喷涂过程中几乎不和大气发生反应，喷涂材料不受损害，微观组织变化小，这对喷涂碳化物材料特别有利，可避免分解和脱炭。
基于以上特点，高速火焰喷涂获得的涂层光滑，致密性好，结合强度高。涂层空隙率可小于%，结合力可达100MPa以上。被广泛用于制备高致密性、高结合强度、低孔隙率要求的涂层。例如喷涂WC-12%Co，涂层几乎没有气孔，而且硬度高，加工后可达镜面。但是，由于高速火焰喷涂的设备及喷涂材料等成本太高，不适合我国国情，限制了其在我国的应用。同样，爆炸喷涂和激光喷涂也是由于这个原因限制其推广应用。
3 热喷涂粉芯线材的发展
粉芯丝材的特点
粉芯线材（Cored Wire）也称为管状丝材或药芯丝材，是由金属外皮加上不同类型的金属、合金粉末、陶瓷及非金属化合物粉末等构成，因此它同时具有热喷涂粉末与实芯丝材两种材料的特点。实芯丝材是经过熔炼、浇注、拔丝等工序加工而成，主要应用于火焰喷涂和电弧喷涂，操作方便，效率高，但存在的问题是：成分调节困难，调节成分时必须改变熔炼合金系统的成分，然后经过熔炼、拔丝等工序，周期长，成本高，对于研究用的少量线材，需要经常调节丝材成分时尤为困难。而且对于特殊的合金材料，往往不能加工成线材，因此，实芯丝材往往品种较少，性能也受到限制，并且轧制设备投入成本较高，受金属外皮可加工性能的限制。金元素的加入量，受到粉末粒度、比重以及加粉系数的影响。粉芯丝材加粉系一般为加20%~50%左右，一些高合金的丝轧制困难，使喷涂层的合金成分也受到一定的限制[9]。
粉末材料的特点是成分调节容易，只要改变粉末成分，就能获得各种特殊性能的涂层，但是粉末只能采用火焰喷涂和等离子喷涂，效率低，稳定性差。粉芯线材结合了粉末与实芯丝材的优点，克服了它们各自的不足，既能方便的根据涂
层成分要求来调节线材成分，以获得各种成分的涂层，同时加工方便，质量好、成本低、使用设备简单、操作方便，因此粉芯线材的研究前景非常广阔[10]。
粉芯线材的加工工艺
裁带轧带加粉
拔丝
图粉芯线材轧制过程示意图[11]
Fig. Schematic diagram of the rolling progess of cored wire 粉芯线材的制作包括配粉、混粉、轧丝、拔丝、绕丝、包装等工序。一般先将10mm ×冷轧钢带或镍带、铝带等通过成型辊弯曲成U型断面，将称量好的药芯粉末通过送粉器填充到U型槽中，然后将填充后的带材通过成型辊进行密闭并压紧丝材，封闭后的丝材通过拔丝模进行逐级拉拔减径，拉拔后丝材成品一般为Φ2mm。粉芯线材的加工流程图和轧制过程分别如图和图所示。
粉芯线材的发展与应用
粉芯线材的研究最早始于60年代，初始目的是为了克服冶金方面的限制。直到70年代初期，才开始尝试粉芯线材的电弧喷涂，但是这些尝试不是很成功，因为当时粉芯线材刚度差，送丝困难。到了80年代，才克服了这一主要缺点，使金属粉芯线材在热喷涂领域有了较大发展[12]粉芯线材制备了耐磨涂层，并认为采用粉芯线材电弧喷涂能获得与等离子喷涂层相当的耐磨涂层。此外，还将稀土元素加入到粉芯线材中，研究了稀土元素对涂层性能的影响。随后美国、日本、韩国、乌克兰、新加坡也相继投入开发。美国把金属粉芯线材成功用于汽车
车身修理、锅炉等方面；英国金属股份有限公司研制了Stelloy35、50、51三种既能提高涂层强度又能改善涂层完整性的粉芯线材；韩国将镍基、钴基自熔合金、铁基非晶合金、陶瓷合金用于粉芯线材，热喷涂修复达到了抗氧化、耐硫化、耐熔盐均佳的效果；粉芯线材在电弧喷涂上的应用。到了90年代初，粉芯线材进入商品化阶段，新型粉芯线材层出不穷，大大促进了电弧喷涂的发展，特别是美国，近年来已经开发了多种耐磨、耐腐蚀热喷涂粉芯线材，并已广泛应用于造纸、电力、化学、汽车制造等工业领域。
从目前国内的情况来看，近年来，北京有色金属研究总院、北京工业大学、装甲兵工程学院在热喷涂粉芯线材的研制和推广方面作了大量的工作。其中北京有色金属研究总院首先研制出喷涂用Ni-Al打底复合丝；全军装备表面工程中心最早用7Cr13管状焊丝进行喷涂实验，测试其机械性能；北京工业大学从1994年开始，在热喷涂粉芯线材的研究和开发方面作了大量的工作，研制出超低碳奥氏体不锈钢耐腐蚀型、马氏体不锈钢耐磨耐蚀型、低碳马氏体打底耐磨型、高硬度型以及防滑耐磨型等，所研制的粉芯线材喷涂工艺性能良好、喷涂质量好、成本低，已广泛应用于油田、矿山、电厂、汽车制造等工业领域[13]。
粉芯丝材应用的另一个重要领域是冶金行业。在该领域将粉芯丝通常称为包芯线，主要在孕育、炉外精炼、特殊元素合金化三个方面。该项技术在发达国家已广泛应用，在降低优质钢材生产成本方面，作用十分明显，其用量也相当大，几乎与药芯焊丝用量持平。但在我国除少数几个中小型冶金企业在孕育方面有少量应用外，在另外两个重要也是主要应用领域儿乎是空白，由于研究费用投入巨大，应用研究的报道也极少见到、除此之外，利用粉芯丝制备技术制备双金属丝
(金属外皮包另一种金属丝)，在我国冶金行业作为稀土元素微量合金化的应用研究有少量试验研究[14]。
在各种热喷涂工艺中，电弧喷涂工艺是一种最适合用于锅炉现场修复的工艺。粉芯线材的应用推动了电弧喷涂工艺的发展，选用具有优异耐磨耐蚀性能的陶瓷粉末配以一定性能的金属外皮构成的粉芯线材，更加拓宽了电弧喷涂的应用范围，这种金属/陶瓷的复合涂层在循环流化床锅炉的防护领域具有巨大的应用前景。
4 涂层设计和制备方案
涂层的设计基本原理
采用热喷涂技术提高机器设备的耐磨损性、耐磨蚀等性能使得热喷涂越来越引起人们的重视，并在各个领域获得越来越广泛的应用。但是因其材质、形状、大小及其应用环境、服役条件等存在很大差别，要想成功采用热喷涂涂层来解决所面临的问题，必须遵循特定的过程[15]。最重要的有以下五个关键过程：1）准确分析问题所在，明确涂层性能要求。
2）合理进行涂层设计，包括正确选择喷涂材料、设备、工艺、以及遵循严格的涂层质量评价体系等。
3）优化涂层制备工艺。
4）严格控制涂层质量。
5）涂层技术的经济可行性分析。
涂层设计起着承上启下的作用，是采用热喷涂技术成功解决实际问题的基础，是所有环节中最重要的环节之一。在进行喷涂设计时，主要考虑涂层所涉及
到的各个环节，具有明显的系统特性。因此，为了获得满足使用性能要求的涂层，在进行喷涂前必须进行周密、合理的涂层设计。
我们所研究的是在纸机涂布刮刀，涂层的主要目的是增强刮刀表面的耐磨性。由于不同的喷涂方法和喷涂材料加之国内外的技术水平的差异，结合强度、硬度、厚度、孔隙、耐磨性等没有特定的限制，借此可以选择出经济、实用的喷涂方法和喷涂材料。
.材料的选择
涂层材料的选择非常关键，因为在热喷涂中粉末的粒度、形状对涂层质量也有着较大的影响。有些设备的表面形状和表面光洁度要求非常严，喷涂后必须进行表面精磨处理。如果粉末粒度太细，难以喷涂，粒度太粗，则喷涂后精密加工困难。以WC陶瓷涂层为例，WC硬度极高，在精磨的过程中，陶瓷颗粒在摩擦力的作用下一粒一粒的脱落。这样，涂层在精磨后的表面粗糙度和涂层材料的粒度是相关联的，合理选择材料对于涂层的后续加工非常关键。
一般热喷涂材料的选择必须满足如下基本要求：
1.必须满足热喷涂涂层耐磨、耐蚀等的性能的要求。
2.在喷涂火焰的高温焰流中，具有良好的热稳定性或化学稳定性。不会发生氧
化、挥发、升华而变质，不会发生有害的晶型转变。
3.不会与基体发生有害的化学反应。
4.与基体材料或底层涂层有良好的匹配适应关系。
5.热喷涂材料的工艺性能满足热喷涂的工艺要求。粉末状热喷涂材料的流动性、粒度和粒度分布、松装密度等应满足粉末等离子喷涂的工艺的要求，粉末应该干燥、清洁。
6.热喷涂材料的毒性、易燃性、爆炸性等必须符合安全卫生和环境保护的要求。粘结底层（打底层的选择）
当需要在基体上喷涂陶瓷涂层工作层时，由于晶体结构和热物理性能等方面与金属材料存在相当大的差别，有必要先在基体上喷涂一层合金粘结底层，提高表面陶瓷涂层与基体金属之间的结合强度的同时，还可以缓解两者之间物理性能差别。因此喷涂前选择合适的打底层是非常必要的。
常用的粘结底层喷涂材料有以下性能特点：与基体表面结合强度高，甚至可以产生微区冶金结合；具有抗氧化、耐腐蚀能力；涂层表面具有合适的粗糙度；具有合适的物理性能。
在进行涂层设计时，针对粘结底层的选择，应考虑基材物理性能特点和具体工况条件下谨慎选择。主要考虑以下两个方面的因素影响：粘结底层与基体材料的相容性；粘结底层的工况条件。
涂层制备
4.4.1表面预处理
由于热喷涂涂层与基体结合的主要以物理及机械镶嵌结合为主，涂层与基体的结合质量与基体表面清洁度和粗糙度有直接相关。因此表面预处理成了整个热喷涂作业中最重要的一个环节。进行表面制备的是需要考虑两个重要因素:第一个是基体材料；第二个是喷涂材料。在生产实际中，应根据零件的表面状态来选用合适的喷涂工艺，在保证涂层质量的前提下，尽可能采用简化的表面预处理工艺，以降低涂层成本。
表面净化是实施热喷涂前基体表面制备（处理）的第一步，主要用于除去所有热喷涂表面的污垢，包括氧化皮，油渍、油脂、和油漆等。将污垢去除之后，清洁表面要一直保持，所有喷涂表面都应小心保护。
1.表面除油
采用机械或化学的方法可除去待喷涂工件表面的油渍。采用溶剂法或碱性清洗剂法。溶剂法是采用溶剂汽油、三氯乙烯或四氯化碳等擦洗；碱性清洗剂以氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠和钠的硅酸盐为主，浸洗时浓度为50～75g/L，温度为80℃，浸渍时间30min即可脱脂、除油。
2.侵蚀（浸蚀）酸浸或碱侵蚀是一种比较强烈的表面净化过程。主要用于除去
零件表面的油污、锈蚀产物、和氧化膜等。
3.擦刷当只需要局部冲洗时，可采用用于手工金属丝或电动金属丝刷电动金属
丝来完成，主要借助金属丝的划痕来达到清洁表面的效果，
4.4.2.表面粗化
清洗之后，可采用多种方法对表面进行粗化处理，其中最常见的有两种，即喷砂粗化处理和电火花拉毛粗化处理。我们选用喷砂粗化采用压力式喷砂法。喷砂磨料为棕刚玉，磨料粒度～1.5mm。
正确的粗化处理与清洗过程同样重要。在热喷涂过程中，处于熔融或半熔融状态的加热粒子碰撞到基体表面后，经变形形成薄片当他们冷却或硬化时，必然粘附到工件表面。经粗化处理的表面，有助于涂层的机械结合。粗化可以使表面处于压应力状态，使变形粒子之间形成相互镶嵌连锁叠层（或层次）结构。可增大结合面积，净化表面。
4.4.3.预热处理
这是表面处理工序的最后一道工序，一般在喷涂前进行，以使工件表面获得具有一定温度、又新鲜的基体表面，预处理有利于提高涂层与基体的之间的结合强度。实践证明恰当的预热处理不仅对提高结合强度有利，而且能明显的改善提高涂层工作寿命。预热方法有炉内预热和喷枪焰流预热，我们采用喷枪预热。预热时要注意焰流不能太靠近工件表面，避免工件表面骤热现象，也不应产生加热不均匀的现象，这两种现象的出现不仅不会提高涂层的结合强度而且会降低涂层与基体的之间的结合强度。
4.4.4.涂层制备
要得到质量优良的涂层，其制备过程不仅限于喷涂工艺参数的优化与控制，还涉及到工况条件分析、基体材料的选择、基体预处理、粘结材料的选择、预处理、粘结材料的选择、喷涂材料的选择、喷涂设备的选择、涂层性能的检测及考核等环节。每个环节都会影响涂层的质量。我们所设计的涂层主要是耐磨硬涂层。
采用热喷涂技术可以增大软基体的或已发生磨损的基体的耐磨损性能。
耐磨涂层的性能要求:
（1）涂层结合强度要求
对耐磨涂层的首要要求就是确保涂层与基体有足够的结合强度，为此基体材料与涂层材料的选择与设计应以确保涂层的牢固结合为前提。基体无变形、涂层与基体材料的弹性模量匹配性、涂层与基体材料的刚性匹配、热膨胀系数的匹配性、涂层与基体材料之间的亲和力。
（2）涂层耐磨性要求
热喷涂技术资料
齐鲁工业大学|机械与汽车工程学院 热喷涂技术的研究综述 孙* （齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 20130102****） 摘要： 本文介绍了热喷涂技术的由来，发展历程，工艺特点（热喷涂工艺的优缺点），基本概念，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：表面处理；热喷涂；热喷涂的优缺点；热喷涂的应用进展 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。热喷涂技术是一种将涂层材料 (粉末或丝材 )送入某种热源 (电弧、燃烧火焰、等离子体等 )中熔化，并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。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。热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能，并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复，在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用【1-3】。 热喷涂发展现状： 1、热喷涂技术的由来 热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶
瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。我们把特殊的工作表面叫“涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。 热喷涂技术最早出现在 20世纪早期的瑞士，随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展，各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用，使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域【4】。热喷涂技术在我国始于20世纪50年代，至70年代末形成气候。目前，无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高，成为表面技术重要组成部分。 2、热喷涂技术的发展历程 在 1993年以前【5-6】介绍较多的是单一热喷涂的技术与方法，其中以火焰喷涂法最为常见。虽然该法(火焰温度可达 3000℃)，可熔化大多数金属，但由于陶瓷材料熔点太高而使该法受到限制。与现有的火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等技术相比，气体爆炸喷涂具有致密性好，孔隙率低，结合强度高等优点。但因爆炸法之粉料以直线束方式射向基体表面，对形状复杂和细小件内壁难以处理，并需专门隔音装置以对付约140分贝的爆炸声，且涂层与基体之结合强度也有待于提高。新近研制的超音速喷涂法利用喷枪(具有混合气体室，燃烧室及扩张嘴)在压力下点燃混合气体，通过扩张使燃烧继续，由此可产生超音速(1370m/s)和高温(2760℃)的气流，从而能喷涂金属陶瓷，例如WC-Co和WC-Cr-Ni等粉末材料，并无脱碳现象。与爆炸喷涂相比，由于火焰的超音速提高了粒子的速度，其所制得的涂层致密且高耐水性。加上热源温度低，限制了粉末粒子加热，从而有效地抑制了粉末中 WC的分解。实验得出，超音速法所形成的涂层较等离子及氧—乙炔火焰法形成的涂层性能优越，其耐蚀性能与硬质合金YT相当。并且涂层材料已从金属、合金、陶瓷进而扩大到塑料等非导电性材料【7】。 我国热喷涂技术是从五十年代开始的,当时由吴剑春和张关宝在上海组建了国内第一个专业化喷涂厂,研制氧乙炔焰丝喷及电喷装置，并对外开展金属喷涂业务。我国热喷涂技术起步较早，50年代就发展了丝材电弧喷涂；60年代某些军工部分开始研究等离子喷涂，等离子弧焰温度高、等离于喷涂颗粒飞行速度快，
热喷涂技术与应用论文
等离子喷涂技术的现状与展望 程越 机电院学号：2010235 摘要：综合分析了国内外等离子喷涂技术的现状, 着重阐述了今后的发展趋势, 并希望这一技术在我国的工业生产中发挥更大的作用。关键词：等离子喷涂实时诊断智能控制 1概述 随着现代科技和工业的发展, 对材料的性能提出了愈来愈高的要求, 不同的领域对材料的性能要求也有很大的差别, 即对于同一零部件的不同部位所要求的性能亦有所不同。因此, 寻求各种功能材料,甚至是智能材料已经成为当今世界的热门研究课题之一。 等离子喷涂技术是获得材料表面功能涂层的有效手段, 具有生产效率高、涂层质量好、喷涂的材料范围广、成本低等优点。因此, 近十几年来, 该技术的进步和生产应用发展很快, 现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械等领域。 欧美国家从事等离子喷涂技术的研究工作较早, 现已形成大规模的开发、研制、生产基地。涌现出一批大型跨国公司, 如美国的Miller公司、METCO公司、瑞士的Castolin公司, 并分别开发了自己的系列产品, 不断加以改进。如METCO公司从最初的3M系统发展到了现在的10M 系统。最近又推出了计算机控制的等离子喷涂系统, 配有AR-2000 型6关节机器人, 可对不同部件进行编程, 制订不同的喷涂工艺, 具有菜单式软件驱动,可实时监测和记录等离子喷涂工艺参数, 并加以闭环控制。 日本虽然起步较晚, 但非常注重引进世界一流的设备和技术, 并加以发展。特别是近年来, 日本在等离子喷涂技术方面的研究异常深人, 大有后来居上之势。 在1992年第十三届国际热喷涂会议上, 共提交论文250多篇。其中美国110篇, 日本40篇, 德国24篇,中国12 篇, 其它多来自欧洲国家。在编人会议论文集的161篇文章中, 我国只有2 篇人选。由此可看出在一定程度上反映了各国的发展水平。 与先进国家相比, 我国在等离子喷涂技术研究上投入的人力、物力较少, 而又分散在多家研究机构。如武汉材料保护研究所、航天部625所、清华大学、华南理工大学、沈阳工业大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究所。这样, 其研究能力就显得更加势单力薄。80年代初, 武汉材保所和航天部625所, 在METCO公司7M 系统的基础上, 分别研制出可控硅整流等离子喷涂系统, 可惜未能形成生产能力和继续发展。近年来, 我国对等离子喷涂技术的研究工作多集中在涂层性能及喷涂工艺方面。国内从事等离子喷涂设备生产的仅几家小厂, 技术力量薄弱, 尚不具备开发、研制能力, 所生产的机型落后, 技术水平低。 2等离子喷涂电源及改进 目前, 等离子喷涂技术正朝着高效、大功率方向发展。但现已商品化的等离子喷涂系统多采用传统的整流式电源, 不仅能耗高, 而且体大笨重, 不便于现场使用。作为世界一流的METCO公司所生产的等离子喷涂设备中, 其电源也是晶闸管整流式, 其整机重量930kg。体积为690mm（长）╳1230mm（宽）╳1220mm（高）。目前, 使等离子喷涂设备实现节能和小型化已成为一个重要的研究课题。 瑞士的castolin、公司最近率先推出了小型的晶体管式等离子喷涂电源, 其设计紧凑,
国内外焊接技术的现状及其发展前景
国内外焊接技术的现状及其发展前景 在现代工业中,焊接技术已广泛用于航天、航空和船舶、海洋结构物及压力锅炉,化工容器、’机械制造等产品的建造。就船舶建造而言,焊接工时要占船体建造总工时的30～40％,由此可见,焊接作为一种加工工艺方法在制造业中的重要 作用。为了实现焊接产品或焊接结构生产的高效率、低，国内外都在大力开发创新新的焊接技术， 国内外焊接技术的新发展 一、电阻点焊 电阻点焊被认为是汽车车身制造中最重要的连接工艺。 二、激光技术和使用激光束加工材料 将激光束焊接与弧焊工艺相结合可以获得一种值得注意的焊接工艺：即CO2激光束与气体保护金属极电弧焊工艺相结合的工艺。采用该工艺，能对不同级别的钢材进行高效率的焊接。 三、等离子弧焊 一种新开发的用于等离子弧焊的焊矩系统，采用反极性电极和选用100~200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件，焊接质量很好。 四、粉末等离子弧表面堆焊 通过表面堆焊，可以经济有效地制造具有不同特性的零部件。 五、焊接电源 六、机器人和系统 七、热喷涂技术 八、钎焊 九、微连接技术 十一、碳钢和低合金钢的焊接 在第十五届焊接和切割国际展览会上在保护气体方面，建议针对被焊材料和焊接要求的确定所需气体和精细调制的混合气体的发展趋势更加明显了。主要的研发特点是关注改善润湿性能、提高焊接速度和优化焊缝成形。 十二、细晶粒结构钢和高强度钢的焊接 国外新技术开发实例：1，肯倍Wise?焊接工艺软件 -- 更富成效的焊接解决方 案 全球知名的焊接解决方案提供商--芬兰肯倍公司（Kemppi Oy）推出全新智能焊接工艺软件Wise TM。该系列软件与肯倍最新FastMig Pulse与KempArc Pulse 焊接设备配套使用，可提供更多专业功能。 Wise TM系列软件产品可广泛应用于造船与海洋工程、汽车厂等各种焊接领域，
热喷涂材料：现状与未来
热喷涂材料：现状与未来 北京矿冶研究总院贾永昌 热喷涂材料是热喷涂技术的重要组成部分。它与热喷涂工艺及热喷涂设备共同构成热喷涂技术的主体。整个热喷涂技术的发展，实际上受设备与材料的进展而被推动与牵引的。 一、历史的回顾 迄今，热喷涂材料的发展大体跨分三个阶段。第一阶段是以金属和合金为主要成份的粉末和线材，主要包括铝、锌、铜、镍、钻和铁等金属及它们的合金。这些材料制成粉末，是通过破碎及混合等初级制粉方法生产的，而线材则是用拉拔工艺制作出一定线径的金属丝或合金丝。这些材料主要供火焰粉喷、线喷及电弧喷涂等工艺使用，涂层功能较单一，大体是防腐和耐磨损，应用面相对较小；第二阶段始于五十年代中期。人们发现，要解决工业设备中存在的大量磨损问题，十分有必要改进工艺，制取更耐磨的涂层。经过几年的努力，自熔合金问世并发展了火焰喷焊工艺，这就是著名的“硬面技术”。自熔合金是在Ni、Co和Fe基的金属中加入B、Si、Cr这些能形成低熔点共晶合金的元素及抗氧化元素，喷涂后再加热重熔，获得硬面涂层。这项技术在某种程度上是受焊接堆焊工艺的启发。由于这些涂层具有高硬度、高冶金结合及很好的抗氧化性，从而在耐磨及抗氧化性方面迈出了一大步。自熔合金的出现，对热喷涂技术起了巨大的推动作用。 这一阶段另一项技术突破是等离子喷涂设备的问世。等离子焰高达1万度，几乎可以喷涂一切材料。于是，人们打开了思路，先后发展了一系列的陶瓷材料和金属陶瓷材料。实际上，只有进入七十年代中期，1976年迈阿密第八届国际热喷涂会议之后，在航空工业迅速发展的需求与推动下，这些材料才真正找到了用武之地，相继出现了高性能、高技术的耐磨、耐高温、抗燃气腐蚀及隔热等表面工程涂层材料，使热喷涂技术开始从简易的维修车间步入宇航和飞机等高技术产业领域，并解决了大量令冶金工程师头痛的材料问题。不仅使那些担心采用这项技术会使飞机从天上掉下来的飞机设计师放下了心，而且自那时起，一架航空发动机有成百件以上的零件纳入了技术规范，必须采用热喷涂技术才得以达到设计师们的要求。第三阶段是以七十年代中期出现了一系列的复合粉和自粘一次喷徐粉末，直至八十年代夹芯焊丝作为电弧喷涂材料进入市场为主要标志。其特征是
热喷涂技术发展的主要方向
热喷涂技术经过近一个世纪的发展，从简单的工艺技术发展成为完整的工业体系，已成为先进制造技术的重要组成部分。在成长和发展过程中，由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，技术日趋系统化、集成化，即发展成为集机械学、材料科学、热动力科学、高新技术和生物工程等专业为一体的新兴交叉学科，在制造业领域成为完整的工业体系。热喷涂技术的核心是优质、高效、低消耗的表面改性，达到赋予基体材料表面特殊功能的目的。技术的发展主要是新技术的发现、材料的创新、涂层质量控制软件体系、涂层制备基础理论研究和检测技术等诸方面。 1)近年来，随热喷涂技术的发展，新的工艺技术和新的应用领域不断地涌现。涂层质量很大程度上依赖于喷射熔滴的速度，提高热喷涂射流和喷涂粒子的速度已成为当前国际热喷涂技术发展的新趋势，相继出现了爆炸喷涂、高速活性燃气火焰喷涂(HV AF)、高速电弧喷涂、活性电弧喷涂、高速等离子喷涂、三阴极内送粉等离子喷涂、溶液等离子喷涂(SPS)、冷气动力喷涂(CGDS)等新技术。这些技术的共同特点是大幅度提高了喷涂粒子的飞行速度，降低了涂层孔隙率，提高了涂层结合强度。 高速等离子喷涂技术由于热源温度高、加热熔化效率高，可喷涂高熔点的陶瓷材料和超合金材料。与普通等离子喷涂比较，高速等离子喷涂的射流速度超过5马赫，喷涂粒子速度可达500m/s，使得涂层更加致密，硬度、韧性、结合强度更高。特别是制备高质量陶瓷涂层和金属陶瓷涂层，具有其他喷涂技术不可替代的优势。 三阴极内送粉等离子喷涂由三根平行的阴极将电弧一分为三，将喷涂粉末通过喷枪轴线与电弧同轴方向送入电弧，减少喷嘴局部过热的可能性，增加电弧稳定性和喷嘴使用寿命;延长粉末加热时间，提高了沉积速率和粉末材料利用率，沉积效率可高达90%，涂层质量均匀、致密、结合强度高。 溶液等离子喷涂是采用纳米先驱溶液或悬浮有纳米粒子的溶液为喷涂材料制备涂层的方法。有效地解决了纳米粉末材料输送的技术难题，扩展了涂层材料的应用领域，为纳米涂层制备、推动纳米涂层的实际应用提供了可能。 HV AF高速活性燃气喷涂，既具有高速火焰喷涂速度高的特点，又具有控制和改变环境条件的能力。活性燃烧气体使用丙烷、乙烯或MAPP气体，可产生还原性气氛;有最好的动能和热能匹配，喷涂粒子被加热到熔点以下，而粒子飞行速度高达800m/s，生产效率高，喷涂WC Co材料可达30kg/h;制备的金属合金和碳化物涂层含氧量非常低，涂层十分致密，可得到压应力或无应力涂层，是制备厚涂层最有效的方法之一。 高速活性电弧喷涂是在普通电弧喷涂的基础上，被电弧熔化的涂层材料被丙烷 空气燃烧所产生的高速气流雾化成细小微粒，并二次加速得到高速飞行的粒子束流，可有效地控制气流成氛得到还原环境，所得到的涂层含氧量低、涂层致密、孔隙率低、结合强度高。 冷气动力喷涂是由俄罗斯科学家在风洞试验中首次发现这一现象，根据这一现象发明了冷气动力喷涂技术。它是利用高压、温度在260～760℃热气流，将喷涂材料加速沉积到基体表面形成涂层的方法。超声速气体/粒子双相流、高压气流使粒径为1μm≤d≤50μm的粒子加速到450～1000m/s，在固态下形成孔隙率低、含氧量低、残余应力低的涂层，可完全保持喷涂材料原始成分。有文献表明：双相气流速度越大，粒子的沉积效率越高。现在美国和德国已研制成功成套冷气动力喷涂设备。 多种复合工艺技术已联合使用。高速火焰喷涂制备结合底层，有效地控制结合层的含氧量，等离子喷涂制备工作面层;等离子喷涂或火焰喷涂预置涂层，激光照射重熔制备完全致密的陶瓷涂层，达到改变涂层组织性能的目的。 2)新型工艺技术的发现与应用促进了新材料的发展。新型热障涂层材料，在氧化锆涂层上使用新成分和氧化锆复合，作为双层复合涂层;纳米涂层(纳米先驱溶液、纳米团聚体粉末)材料、功能复合涂层材料、生物功能涂层材料、金属间化合物涂层材料、微晶或非晶涂层材料等的
热喷涂技术的应用
热喷涂技术的应用 一、前言 电力工业是国民经济的基础产业，是实现现代化的物质基础。改革开放以来，为适应我国快速发展的国民经济的需求，电力工业也得到了飞速的发展。据统计，到1995年底，我国发电机设备装机容量已超过2亿千瓦，已经连续9年每年新增大、中、型机组超过1000万千瓦。近几年还达到1500万千瓦左右。“九?五”计划期间，我国将要新增加装机8300万千瓦，新增发电量4000亿千瓦时。到2000年，全国电力装机将达到2.9亿千瓦，年发电量达14000亿千瓦时，2010年全国电力装机更将达到5.5亿千瓦左右。 广东省一直处于我国改革开放的前沿，电力工业的发展更是令人瞩目，大亚湾核电站，从化抽水蓄能电站及为数不少的大、中型火电站如雨后春笋般相继矗立于南粤大地，保证了我省经济持续高速的动力需求，有力地推动了我省改革开放的进程。 然而，在电力工业中其中特别是火电厂，从锅炉、气轮机、电机的主机系统，到制粉、出灰等辅助部分，常常由于系统中的某一零件的局部磨损或高温腐蚀而失效，不但影响电厂的安全运行，而且为恢复运行、修复和更换已损坏的部件，不仅需要投入大量人力、物力、财力而且在修理和更换期间，必定影响发电，造成巨大的经济损失。 根据美国通行的电力系统性评价分析方法，设备提高性的经济效益包括三个方面的节约：①替代能源消耗；②备用能源费用；③修理费用。估算结果，美国火电站如能将可用系统提高0.05，则第①项每年可节约84亿美元，第②项相当于省装备用机组34000MW。美国电力研究所最新调查还表明，美国每年平均发生叶片事故40余起，平均每起的修理费用为20万美元，因每次事故停机引起的替代能源耗费为250万美元。10年间因叶片事故造成的直接损失为14亿美元。此外，除直接经济损失外，特别在普遍供电紧张的情况下，备用容量小，停机事故往往引起大面积停电，造成极大的社会影响，以某电厂300MW机组因11级围带飞脱造成停机和地区停电为例，停电40天，少发电约2.6亿度，电费直接损失约2600万元，当时该地区每度电产值约5元，则社会间接损失达1.3亿元，相比之下，几十万元抢修费只是一个零头了。据此，增加设备使用寿命，延长设备大修期间间隔，缩短检修时间，提高设备运行效能就成了电力部门经营管理的关键。 为解决电力系统腐蚀及磨损问题，长期以来，各国的科技工作者和产业界就针对性地进行了不懈的努力。如80年代初期，美国热喷涂技术专业公司（TAFA）与主要热喷涂锅炉应用者以及权威的合金制造者（International Nickel）联合组织力量，对以开发一种能对锅炉管道提供长期持续保护的材料和工艺为目标的工作进行了长期的研究，经过大量的实践证明热喷涂技术不失为一种解决电力工业中腐蚀、磨损的有效而经济的技术。多年来该技术已在美国、英国、日本等国获得了广泛的应用。随着热喷涂技术近年来在我国的推广应用，特别是该技术本身的不断完善和进步，因而逐渐地被人们所接受并开始受到应有的重视，在我国电力工业部门也逐渐得到了某些应用。 二、热喷涂技术简介 热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的新技术，它是以气体、液体燃料以及电弧、等离子弧作热源，将金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等粉末或丝材、棒材加热到熔化或半熔化状态，借助于火焰推力或压缩空气喷射而粘附到预先经过表面处理的工件表面形成涂层，赋予工件以耐磨、耐腐蚀、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘等特性，以达到提高工件性能、延长设备使用寿命的一种技术。由于该技术工艺及涂层材料选择范围十分广泛，操作简便灵活，特别适合于现场施工和工件局部修复，因此，热喷涂技术不但是新设备预保护的有效方法，而且是现场维修有效而经济的手段。
全球热喷涂涂料市场规模分析及前景预测
全球热喷涂涂料市场规模分析及前景预测 2014 年全球热喷涂涂料市场规模大约为74.1 亿美元。不同应用领域需求的增加正在成为市场的关键驱动因素，尤其在汽车和航空领域。 对材料磨损和腐蚀的防护，有毒气体的低排放量，厚度以及抗静电性能等优势，使得热喷涂涂料的应用领域不断扩大，促进了市场的发展。在未来的7 年内，较小基材上的低附着力将会成为热喷涂涂料行业发展的挑战。 关键应用领域包括航空紧密零部件，汽车，医疗器械以及工业燃气轮机。将这些涂料用于生物医学和医疗器械上，能够有效提高器材的耐磨损性以及促进假肢和种植牙的生物相容性，从而促进经济的增长。 金属，陶瓷，金属化合物和聚合物是热喷涂涂料行业最流行的产品，被广泛用于基材的表面，使得材料在苛刻的操作条件下具有较长的使用寿命。同时热喷涂涂料还被用于生产高强度低合金度的液化石油气容器，有效防止应力腐蚀开裂。预计在未来的一段时间内，随着油气行业的发展，尤其北美和中东地区，将对涂料的需求产生积极的作用。应用范围的扩张，如工程涂料，耐磨损涂料，汽车，航空，生物医学，食品加工，电子产品，半导体和能源领域，将会进一步的促进需求量的增长。 为了符合严峻的环境标准，尤其在北美和欧洲地区，消费趋势从硬铬涂料转向热喷涂涂料，将会成为市场的一个主要驱动因素。未来7 年内，技术的更新升级，总成本的下降将会成为需求增长的另一个关键因素。 应用领域 航空是最大的应用领域，2014 年占全球份额的34.4%。各种各样的航空零部件需要能够承受800oC 以上高温的高强度耐磨损涂料。由于消费者可支配收入的不断增长，尤其在以中国和印度为主体的亚太地区，民用航空得
热喷涂技术应用论文
等离子喷涂技术的现状与展望 笑嘻嘻 机械11-3 学号：2011 摘要：综合分析了国内外等离子喷涂技术的现状, 着重阐述了今后的发展趋势, 并希望这一技术在我国的工业生产中发挥更大的作用。关键词：等离子喷涂实时诊断智能控制 1概述 随着现代科技和工业的发展, 对材料的性能提出了愈来愈高的要求, 不同的领域对材料的性能要求也有很大的差别, 即对于同一零部件的不同部位所要求的性能亦有所不同。因此, 寻求各种功能材料,甚至是智能材料已经成为当今世界的热门研究课题之一。 等离子喷涂技术是获得材料表面功能涂层的有效手段, 具有生产效率高、涂层质量好、喷涂的材料范围广、成本低等优点。因此, 近十几年来, 该技术的进步和生产应用发展很快, 现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械等领域。 欧美国家从事等离子喷涂技术的研究工作较早, 现已形成大规模的开发、研制、生产基地。涌现出一批大型跨国公司, 如美国的Miller公司、METCO公司、瑞士的Castolin公司, 并分别开发了自己的系列产品, 不断加以改进。如METCO公司从最初的3M系统发展到了现在的10M 系统。最近又推出了计算机控制的等离子喷涂系统, 配有AR-2000 型6关节机器人, 可对不同部件进行编程, 制订不同的喷涂工艺, 具有菜单式软件驱动,可实时监测和记录等离子喷涂工艺参数, 并加以闭环控制。 日本虽然起步较晚, 但非常注重引进世界一流的设备和技术, 并加以发展。特别是近年来, 日本在等离子喷涂技术方面的研究异常深人, 大有后来居上之势。 在1992年第十三届国际热喷涂会议上, 共提交论文250多篇。其中美国110篇, 日本40篇, 德国24篇,中国12 篇, 其它多来自欧洲国家。在编人会议论文集的161篇文章中, 我国只有2 篇人选。由此可看出在一定程度上反映了各国的发展水平。 与先进国家相比, 我国在等离子喷涂技术研究上投入的人力、物力较少, 而又分散在多家研究机构。如武汉材料保护研究所、航天部625所、清华大学、华南理工大学、沈阳工业大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究所。这样, 其研究能力就显得更加势单力薄。80年代初, 武汉材保所和航天部625所, 在METCO公司7M 系统的基础上, 分别研制出可 控硅整流等离子喷涂系统, 可惜未能形成生产能力和继续发展。近年来, 我国对等离子喷涂技术的研究工作多集中在涂层性能及喷涂工艺方面。国内从事等离子喷涂设备生产的仅几家小厂, 技术力量薄弱, 尚不具备开发、研制能力, 所生产的机型落后, 技术水平低。 2等离子喷涂电源及改进 目前, 等离子喷涂技术正朝着高效、大功率方向发展。但现已商品化的等离子喷涂系统多采用传统的整流式电源, 不仅能耗高, 而且体大笨重, 不便于现场使用。作为世界一流的METCO公司所生产的等离子喷涂设备中, 其电源也是晶闸管整流式, 其整机重量930kg。体积为690mm（长）╳1230mm（宽）╳1220mm（高）。目前, 使等离子喷涂设备实现节能和小型化已成为一个重要的研究课题。 瑞士的castolin、公司最近率先推出了小型的晶体管式等离子喷涂电源, 其设计紧凑,
热喷涂技术原理及其应用[1]
热喷涂技术原理及其应用 摘要：对于一些超薄零件，在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层，增加零件的耐磨性。热喷入技术是制备涂层的主要方法，目前正迅速应用到民用工业领域。本文主要介绍了热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况,并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。关键字：表面工程热喷涂涂层火焰喷涂 1绪论 磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料介绍，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的损失约占国民经济总产值的4%～5%，而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。我国每年由腐蚀和磨损造成的经济损失已达数亿人民币。 随着现代科学技术和现代工业发展，对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求，特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。因此改善材料表面性能，不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源，更有利于社会的发展[1]。 表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一，表面技术分为表面改性技术、薄膜技术和涂层技术三大类，而热喷涂技术是表面工程领域中十分重要的技术，约占表面工程技术的1/3，是国外50年代发展起来的一项机械零件修复和预保护的新技术。它可以使各种机械设备车辆的零部件使用寿命延长。使报废的零部件“起死回生”。从学科上讲，热喷涂技术是一个涉及金属学、高分子学、表面物理、表面化学、流体力学、传热学、等离子物理及计算机等学科的交叉边缘科学[2]。 热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择；二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失，这些特征以及热喷涂涂层所具
浅谈纳米表面工程
浅谈纳米表面工程 【摘要】阐述了纳米表面工程的产生背景，特点，内涵和科学问题，介绍表面纳米化的基本原理与制备方法，，总结了纳米材料在热喷涂技术、电刷镀技术、涂装技术、粘结剂技术、纳米薄膜制备技术的应用和研究进展。 【关键词】纳米表面工程特点应用发展前景 About Nano Surface Engineering Wu xiaohui (Shandong University Chemical Engineering and Technology 20071102060) 【Abstract】Nano surface engineering explained the background, characteristics, content and scientific issues, described the basic principles of surface nano crystallization and preparation methods, summarizes the nano-materials in thermal spray technology, brush plating technology, coating technology, adhesive technology , nano-thin films technology and research progress. 【Key words】Nano surface engineering; Characteristics; Application; Prospects 随着科学技术的发展, 纳米技术和纳米材料得到了广泛的应用。在此基础上, 将纳米技术和纳米材料与传统表面工程进行有机的结合, 诞生了一个新的学科——纳米表面工程。2000 年, 徐滨士、欧忠文等首先提出了“纳米表面工程”的概念, 标志着表面工程进入新的发展阶段。 1. 纳米表面工程 纳米表面工程是以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础, 通过特定的加
热喷涂技术的发展和应用
表面工程学（论文） 班级：材科101 学生姓名：宋俊伟 学号：201001524125 指导教师：汤峰
热喷涂技术的发展和应用 【摘要】主要介绍了热喷涂的基本方法、设备、材料和涂层特性；以及当前的发展动态和应用情况；并简要介绍了应用研究的前景。 【关键词】热喷涂加工技术、加工原理、应用现状、发展前景。 引言 热喷涂是一种迅速发展的表面强化新工艺新技术。它采用专用设备，利用各种热源将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态，用高速气流将其吹成微小微粒并喷射到机件表面，形成覆盖涂层，以提高机件耐磨、耐蚀、耐热等性能。热喷涂技术最早出现在上世纪早期的瑞士，随后在苏联、德国、日本、美困等圉得到了不断的发展，各种热喷涂设备的研制，新的热喷涂材料的开发，新技术的不断应用，使热喷涂涂层质量得到了不断的提高，并不断开拓新的应用领域。目前，以火焰喷涂、超音速喷涂、电爆喷涂、电容放电喷涂、等离子喷涂为代表的热喷涂技术与设备，以及一系列喷涂喷焊粉末新材料，各种热喷涂技术趋于成熟，喷涂装置日益完善，不仅能喷金属、合金、陶瓷，还能喷涂塑料和复合材料。近几年来电子计算机在等离子喷涂系统中的应用，使热喷涂技术达到了相当完善的地步，不仅使应用范嗣大为扩展，而且使涂层质量有了质的飞跃。热喷涂技术不仅涉及到材料学、表面物理化学、流体力学、传热学、等离子物理等，还涉及到机械，计算机和新材料等学科，是一门交叉边缘学科。 1.热喷涂技术简介 热喷涂技术是通过某种热源将某些材料表面加热至熔融或半熔融状态，然后喷射到涂敷的基体表面，形成一层性能优于原来基体的涂层，从而使原工件具有更加优异的表面性能，或者是使工件获得一种或几种原来基体材料不具备的表面性能膜状组织。其喷涂温度、熔滴对基体表面的冲击速度及形成涂层的材料构成了喷涂技术的核心。温度和速度取决于不同的热源和设备。在一定的温度范围内，温度越高、速度越大，越有利于形成优异的涂层；喷涂材料的可选择性，是热喷涂技术的另一种优势，正是这三种要素，以及其他多项可控的影响因素，使热喷涂成为真正的具有叠加效果的独特技术，它可以设计出所需的多种多样的改性表面，从而在机械维修、航天和生物工程等高技术领域得到广泛应用。
镁合金在一些领域的巨大应用价值前景
镁合金在一些领域的巨大应用价值前景 【相关作者中文名】刘文龙; 王淑琴; 【相关作者单位】鹤壁市理工学校; 【相关文献出处】才智, Intelligence, 编辑部邮箱2011年27期期刊荣誉：ASPT来源刊 CJFD收录刊 【摘要等】<正>背景资料:镁是地壳中含量最丰富的元素之一,其丰度居第8位,约占地壳组成的2.5%,主要以白云石(碳酸镁钙)、菱镁矿存在,此外,海水中含镁约0.13%,可谓取之不尽。随着全球工业化进程的推进和资源大规模开发利用,各种金属资源如铝、铁等正逐渐减少甚至枯竭,需要寻求新的替代 【相关作者中文名】丁文江; 曾小勤; 【相关作者英文名】DING Wenjiang; ZENG Xiaoqin School of Materials Science and En gineering; Shanghai Jiao Tong University; Shanghai 200240; 【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院; 【相关文献出处】金属学报, Acta Metallurgica Sinica, 编辑部邮箱2010年11期 期刊荣誉：中文核心期刊要目总览 ASPT来源刊中国期刊方阵 CJFD收录刊 【关键词】镁; 【英文关键词】magnesium; 【摘要】经过50多年的发展,中国已经成为世界上最大的Mg原材料生产国.2000年,师昌绪等5位院士联合向国家科技部提出了加速我国Mg工业发展的建议,促成了科技部启动"十五"科技攻关重大专项"镁合金应用开发及产业化",拉开了我国大规模Mg材料研究和应用的序幕.经过10年的发展.我国在先进镁合金材料、表面处理技术和镁合金加工技术方面都取得了极大的进步,正在从Mg生产大国向Mg研发应用的强国迈进. 镁是一个年轻的金属，20 世纪才发展起来；其化学活性强，与氧的亲合力大，常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属。金属镁无磁性，且有良好的热消散性。镁的结构特性类似于铝，故具有轻金属的各种用途，可作为飞机、导弹的合金材料。但是，镁在汽油燃点可燃，这限制了它的应用。由于纯镁的机械强度低，所以主要使用铝镁合金，它轻而有一定的强度，是重要的结构材料，除用于飞机的机身、机翼、发动机零件、轮架外，以后将广泛用于制造汽车、火车。
热喷涂技术现状及其发展
热喷涂技术现状及其发展 林安川 摘要：近年来金属表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展。热喷涂是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的新兴材料表面科学技术。由于采用热喷涂技术，可以使基体材料在耐磨性、耐蚀性和绝缘性等方面的性能得到改善。因此热喷涂技术都得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益[1]。热喷涂成为金属表面科学领域中一个十分活跃的学科。本文介绍了热喷涂工艺的特点，喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况，并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。 关键词：热喷涂涂层分类应用发展 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 热喷涂是一种表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目。它是利用某种热源（如电弧、等离子弧或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。 这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件“起死回生”；也可以在新产品制造中进行强化和预保护，使其“益寿延年”。 喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉，按不同的涂层硬度，分别应用于机械零部件的修理和防护。 当前又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题，为同时解决这两个方面的问题，近年来金属表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展。热喷涂是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的新兴材料表面科学技术[1，2]。由于采用热喷涂技术，可以使基体材料在耐磨
热喷涂表面技术的发展现状
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研究生课程（论文类）试卷 2 015 /2 016 学年第 1学期 课程名称：材料表面工程 课程代码： 论文题目：热喷涂表面技术的发展现状 学生姓名： 专业﹑学号： 学院：材料科学与工程学院 课程（论文）成绩： 课程（论文）评分依据（必填）： （1）论文结构：满分50分 A．论文层次分明，内容组织有序，字数达标：40~50分； B．论文层次一般，内容组织一般，字数3500至4000：30~39分； C．论文层次不合理，内容
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【摘要】热喷涂技术拥有着巨大的发展优势，且被广泛应用在工程领域方面。综述了热喷涂技术的研究现状以及未来的发展趋势，主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等，并简述了这些技术的研究发展趋势与实际应用。 【关键词】热喷涂技术；研究现状；发展趋势 表面工程的概念是1983年由英国教授T．Bell首先提出的，经过二十多年的迅猛发展，表面工程已成为先进制造技术的重要组成部分，是21世纪工业发展的关键技术之一[1]。 1 绪论 热喷涂技术是利用某种热源使得喷涂材料受热呈现熔融或者是半熔融状态，再将其喷射到需要涂敷的基体表面，从而可以形成一层比原基体材料涂层性能优异的涂层，使得工件的表面性能更加优异，或是使得工件形成一种或多种原基体材料不具备的表面性能膜状组织结构。热喷涂涂层具有耐磨损、隔热以及耐高温等性能，并且能够实现对出现磨损、被腐蚀的零件以及因加工出现误差的零件进行必要的有效修复。热喷涂技术是表面工程的重要组成部分，在工业与科学技术快速发展的今天，喷涂技术在航空航天、石油化工以及机械制造等众多的领域中应用广泛。本文主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂
热喷涂技术发展背景
腐蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料报介绍，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失约占国民经济总产值的4% ～5%，而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。我国每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失已达数千亿元人民币。材料是人类文明发展的物资基础，也是人类文明发展的重要标尺。现代工程对材料性能的要求往往是多重性的，有时甚至是矛盾的。许多工程结构部件，既要求很高的强韧性，同时要求具有很高的表面硬度和耐磨性(材料的强韧性和表面硬度是相矛盾的);既要求很高的高温强度，又要求具有良好的隔热性。飞机发动机燃烧室内壁要求材料具有良好的隔热性，外壁又要求良好的散热性，对工程材料的双重性要求越来越重要。这些材料的特殊性能要求往往是发生在材料工作的表面。表面工程技术领域最关键技术之一———喷涂技术就是在不改变基体材料性能的基础上，赋予材料或零部件表面特殊功能性能，达到提高综合性能的目的，是制备复合材料最有效工艺技术之一。 热喷涂技术的发展可以分为三个阶段：第一阶段是简单的热喷涂工艺;第二阶段是热喷涂技术;第三阶段是形成完整的热喷涂工业体系。 (1)第一阶段热喷涂工艺在1910年，瑞士工学博士M U S choop发明了世界上第一个金属喷涂装置———金属溶液式喷涂。它是将低熔点金属溶液注入到经过加热的压缩空气气流中，在压缩气流动力的作用下，使金属溶液雾化并加速喷射沉积到基体表面上形成涂层。 金属溶液热喷涂装置 1—压缩气体2—压力表3—加热管4—喷头5—坩埚6—喷嘴7—抽风管8—工件 这是世界上最早的热喷涂装置，虽然装置庞大、效率低，但包含了热喷涂技术的基本原理和喷涂过程，开创了热喷涂技术这一新领域。此后，Schoop致力于喷涂装置的改进，使喷涂材料加热与雾化破碎同时进行，于1912年研制成功线材火焰喷涂枪，使热喷涂工艺第一次得到实际应用，产生了线材火焰喷涂技术。 1913年Schoop提出了电弧喷涂枪的设计，并于1916年研制成实用型电弧喷涂枪，制备钢结构长效防腐涂层，将热喷涂技术真正用于生产实践。线材火焰喷涂和电弧喷涂作为主要的热喷涂方法，在20世纪30年代得到了发展。美国Metco金属喷涂公司成立后，相继研究出用空气涡轮送丝的E型系列喷枪和用电动机送丝的K型系列喷涂枪。用于钢铁结构件的喷锌、喷铝长效防护涂层。英国成功研制出Schoet粉末火焰喷枪，尔后Metco研制出Metco P 型粉末火焰喷涂枪。从此，世界各国各喷涂专业公司也相应研究开发了一系列粉末火焰喷涂枪，对热喷涂技术进行了大量的研究和应用推广，使得热喷涂技术有了长足的发展，并取得很大 的成绩。从20世纪20～30年代开始，热喷涂技术就大量地用于船舶、钢结构、水闸门等钢铁产品的长效防护。美、英、德、法、日等工业发达国家都制定了热喷涂相应的技术标准，许多数据都报导了在不同使用环境条件下，不同涂层材料体系和涂层厚度的防护涂层体系与防护涂层寿命指标的选择建议。美、英、德等国家从20世纪50年代开始，用了10～20年的时间大力推广该项技术。 (2)第二阶段热喷涂技术随着喷涂技术的发展，新的涂层材料不断地出现。20世纪50年代初，研制出自熔性合金粉末材料，随后出现了粉末火焰喷焊技术。自熔性合金粉末材料的研究成功，对热喷涂技术在工业领域内的应用起到了有力的推动作用。将热喷涂技术由原来的表面防护与修复，发展到机械零部件的表面强化，不仅用于废旧零件的修复，同时也用于新品零件的预保护强化涂层的制备，开创了热喷涂技术应用的新领域。 20世纪50年代末期，美国联合碳化物公司研制成功燃气重复爆炸喷涂技术，用于制备高质量碳化物涂层和氧化物陶瓷涂层，并首先应用到航空工业中。 燃气爆炸喷涂粒子速度高，可制备出十分优秀的碳化物金属陶瓷涂层，但温度较低，对制备
热喷涂表面技术的发展现状
研究生课程（论文类）试卷 2 015 /2 016 学年第1学期 课程名称：材料表面工程 课程代码：27000013 论文题目：热喷涂表面技术的发展现状 学生姓名： 专业﹑学号： 学院：材料科学与工程学院
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【摘要】热喷涂技术拥有着巨大的发展优势，且被广泛应用在工程领域方面。综述了热喷涂技术的研究现状以及未来的发展趋势，主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等，并简述了这些技术的研究发展趋势与实际应用。 【关键词】热喷涂技术；研究现状；发展趋势 表面工程的概念是1983年由英国教授T．Bell首先提出的，经过二十多年的迅猛发展，表面工程已成为先进制造技术的重要组成部分，是21世纪工业发展的关键技术之一[1]。 1 绪论 热喷涂技术是利用某种热源使得喷涂材料受热呈现熔融或者是半熔融状态，再将其喷射到需要涂敷的基体表面，从而可以形成一层比原基体材料涂层性能优异的涂层，使得工件的表面性能更加优异，或是使得工件形成一种或多种原基体材料不具备的表面性能膜状组织结构。热喷涂涂层具有耐磨损、隔热以及耐高温等性能，并且能够实现对出现磨损、被腐蚀的零件以及因加工出现误差的零件进行必要的有效修复。热喷涂技术是表面工程的重要组成部分，在工业与科学技术快速发展的今天，喷涂技术在航空航天、石油化工以及机械制造等众多的领域中应用广泛。本文主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等，并简述了这些技术的研究发展趋势与实际应用。 2 热喷涂技术 2.1 超音速火焰喷涂技术 2.1.1 火焰喷涂技术的发展 超音速火焰喷涂((HVOF)是在上个世纪80年代初期由普通的火焰喷涂技术发展而来的一种新型的喷涂技术。1982年在美国出现了第一代超音速火焰喷涂装置，随后超音速火焰喷涂技术得到了长足的发展[2]。 图1为两种超音速火焰喷枪(DJ-2700和JP-5000)的结构图，其中DJ-2700是Metco公司在推出Dia-mond Jet (DJ)标准型后投放市场的复合型超音速火焰喷枪，该喷枪以丙烷为燃料、氧气为助燃气体，燃烧部位气冷，其余部份水冷，不设热交换器，从而减少了热损失，而JP-5000型超音速火焰喷枪是TAFA公司推出的产品，该喷枪是以安全的航空煤油为燃料，吸人式送粉，热效率高，将氧气和液体燃料送进喷枪后部的燃烧室，并用火花塞点燃，粉末沿径向双孔加人到内喷嘴喉管后的过渡膨胀负压区，从而不需要高压送粉系统[3]。