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热喷涂技术之未来趋势--超音速喷涂技术 摘　要: 本文叙述了热喷涂技术: 表面处理技术；热喷涂技术；超音速喷涂； 超音速火焰喷涂；超音速等离子喷涂；超音速电弧喷涂；冷喷涂 1.1 热喷涂技术概况 众所周知, 除少数贵金属外，金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。 此外，金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效， 造成极大的浪费和损失。 据一些工业发达国家统计， 每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10 %， 损失金额约占国民经济总产值的2 - 4 %。 如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的话， 其数值更加惊人。 因此，发展金属表面防护和强化技术， 是各国普遍关心的重大课题。 随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。因此，对材料的性能也提出更高要求。 采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果， 显然是不经济的，有时甚至是不可能的。所以， 研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。 热喷涂技术是表面防护和强化的技术之一， 是表面工程中一门重要的学科。 所谓热喷涂, 就是利用某种热源, 如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态， 然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面， 与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。 近年来，热喷涂技术在国民经济建设中所发挥的重大作用越来越引起人们重视。它作为表面技术一个重要组成部分在国家“六五”至“九五”连续四个五年计划重点推广应用中取得了显著成绩获得了重大经济效益。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。从10月在宁波举行的“第十五届全国热喷涂技术经验交流会”上国内外专家的专题报告以及宣读的论文中可以看出我国热喷涂技术近期发展的概况及特点是：设备方面（喷枪）向高能、高速度方向发展；材料方面向系列化、标准化、商品化方向发展，以保证多功能高质量涂层的需要；工艺方面向机械化、自动化方向发展, 但依据热喷涂技术的原理,其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组成。下图为热喷涂的设备配置图。 图一 热喷涂设备配置图 1.3 热喷涂材料 目前实际应用中已实现工业化生产的喷涂材料有金属、合金和陶瓷等， 主要以粉末、丝材、棒材状态使用， 其中喷涂粉末占喷涂材料总用量的70 %以上。 用作涂层的材料有： 1.3.1 热喷涂用粉末 纯金属粉末： W，Mo，Al，Cu，Ni，Ti，Ta，Nb 等合金粉末： Al-Ni，Ni-Cr，Ti-Ni，Ni-Cr-Al，Co-Cr-W，MCrAlY(M=Co、Ni、Fe)，Co 基、Ni 基、Fe 基自熔合金等氧化物陶瓷粉末： Al2O3，ZrO2，Cr2O3，TiO2 等碳化物粉末： WC，TiC，Cr3C2 等金属陶瓷粉末： WC-Co，Cr3C2-NiCr 等塑料粉末： 尼龙， 聚乙烯，聚苯硫醚等2 热喷涂用丝材 Al、Cu，Zn，Al-Zn 合金，巴氏合金，不锈钢，Ni-Al 丝等3 热喷涂用棒材 Al2O3，Cr2O3，ZrO2 等 工件表面预处理 → 工件预热 → 喷涂 → 涂层后处理 1.4.1 表面预处理 为了使涂层与基体材料很好地结合,基材表面必须清洁及粗糙， 净化和粗化表面的方法很多， 方法的选择要根据涂层的设计要求及基材的材质、形状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定。 净化处理的目的是除去工件表面的所有污垢，如氧化皮、油渍、油漆及其他污物， 关键是除去工件表面和渗入其中的油脂。 净化处理的方法有， 溶剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等。 粗化处理的目的是增加涂层与基材间的接触面， 增大涂层与基材的机械咬合力， 使净化处理过的表面更加活化，以提高涂层与基材的结合强度。 同时基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布，对提高涂层的结合强度也是有利的。粗化处理的方法有喷砂、机械加工法(如车螺纹、滚花)、电拉毛等。 其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法，常用的喷砂介质有氧化铝、碳化硅和冷硬铸铁等。喷砂时，喷砂介质的种类和粒度、喷砂时风压的大小等条件必须根据工件材质的硬度、工件的形状和尺寸等进行合理的选择。对于各种金属基体，推荐采用的砂粒粒度约为16－60 号砂，粗砂用于坚固件和重型件的喷砂，喷砂压力为0.5－0.7Mpa，薄工件