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時間：2018-8-17 瀏覽次數：
【摘 要】熱噴涂技術擁有著巨大的發展優勢，且被廣泛應用在工程領域方面。綜述了熱噴涂技術的研究現狀以及未來的發展趨勢，主要介紹了超音速火焰噴涂技術、火焰噴涂技術、電弧噴涂技術、等離子噴涂技術、冷噴涂技術與超音速電弧噴涂技術等，并簡潔了這些技術的研究發展趨勢與實際應用。
【關鍵詞】熱噴涂技術；研究現狀；發展趨勢
熱噴涂技術是利用某種熱源使得噴涂材料受熱呈現熔融或者是半熔融狀態，再將其噴射到需要涂敷的基體表面，從而可以形成一層比原基體材料涂層性能優異的涂層，使得工件的表面性能更加優異，或是使得工件形成一種或多種原基體材料不具備的表面性能膜狀組織結構。熱噴涂涂層具有耐磨損、隔熱以及耐高溫等性能，并且能夠實現對出現磨損、被腐蝕的零件以及因加工出現誤差的零件進行必要的有效修復。熱噴涂技術是表面工程的重要組成部分，在工業與科學技術快速發展的今天，噴涂技術在航空航天、石油化工以及機械制造等眾多的領域中應用廣泛。本文主要介紹了超音速火焰噴涂技術、火焰噴涂技術、電弧噴涂技術、等離子噴涂技術、冷噴涂技術與超音速電弧噴涂技術等，并簡潔了這些技術的研究發展趨勢與實際應用。
1 超音速火焰噴涂技術
1.1 超音速火焰噴涂的發展
超音速火焰噴涂（HVOF）是在上個世紀80年代初期由普通的火焰噴涂技術發展而來的一種新型的噴涂技術。該項技術主要是以氫、丙烯、乙炔以及煤等作為燃料，以氧氣作為助燃劑，在特殊的噴嘴中進行燃燒或者是在專門的燃燒室進行燃燒，形成溫度高達2000℃-3000℃，速度快至2100m/s的超音速火焰，與此同時將各類粉末送進火焰中，使得粉末粒子呈現熔化或是半熔化狀態，并高速運轉撞擊至基體表面從而在基體表面形成涂層，此類涂層比普通火焰噴涂的涂層更加結實緊密。1982年在美國出現了第一代超音速火焰噴涂裝置，隨后超音速火焰噴涂技術得到了長足的發展。
1.2 超音速火焰噴涂原理
超音速火焰噴涂以氫、丙烯、乙炔以及煤等作為燃料，利用氧氣作為助燃劑，在特殊的噴嘴中進行燃燒或者是在專門的燃燒室進行燃燒產生的高溫高速的火焰。再將粉末軸向或者側向送進火焰中，從而在基體表面形成一層結合度更高、更加緊密的涂層。
1.3 超音速火焰噴涂的特點
在進行超音速火焰噴涂時會出現高溫高速的噴射速度，因此其涂層結合度高，存在的空隙率較低，涂層表面硬度也高，使得其表面十分耐磨損，表面性能膜狀組織優良，具有光滑的表面。同時又由于粉末顆粒是在形成火焰流后加入，粉末出現氧化少，使得其能夠與基體粘接的更加好。又由于粉末顆粒處于高溫條件下的時間較短，粉末的化學成分發生變化或是相互轉化的少。最后是超音速火焰噴涂能夠做到連續的噴涂，提高了工作效率。
2 火焰噴涂技術
2.1 火焰噴涂技術的原理
火焰噴涂技術是將火焰作為熱源，通過對金屬與非金屬材料進行加熱使得呈現熔融狀態，并且在高速運轉的氣流的推動下形成能夠噴射到基體表面的霧流，噴射的霧流是細小的熔融顆粒，這些熔融顆粒在撞擊到基體上后會出現塑性變形，形成片狀疊加涂層�；鹧鎳娡考夹g在設備維修過程中主要是用于修復零件的磨損表面以及適當地改變零件的性能�；鹧鎳娡堪磭娡坎牧系男螒B可以分為粉末火焰噴涂、絲材火焰噴涂、棒材火焰噴涂等，又可以按照噴涂焰流的形態具體分為普通火焰噴涂、氣體爆燃式噴涂、超音速火焰噴涂等。
2.2 火焰噴涂技術的特點
首先，火焰噴涂對一般金屬、非金屬材料等均可以實現噴涂，并且對于基體的尺寸與形狀沒有具體的限制，但是就小孔而言，目前還是不能夠實現噴涂的。其次，能夠被用來作為圖層的材料眾多，有合金、金屬、陶瓷以及復合材料等，并且這些材料能夠使得基體表面具有其他各類性能，如耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、以及隔熱等。再次，火焰噴涂對基體產生的影響較小，基體產生變形的幾率不大，材料的組織不會出現變化。最后，火焰噴涂技術的涂層具有多孔性組織，這樣能夠實現儲油潤滑從而減少摩擦性。
3 電弧噴涂技術
3.1 電弧噴涂技術的發展
電弧噴涂技術是通過將噴涂與電弧噴涂進行結合，同時通過高速的燃氣從而加速電弧噴涂的粒子，此類噴涂設備結構較為復雜，成本相對而言也較高，并且還會降低安全性，在實際的使用過程中會受到一定的限制。使用普通電弧噴涂技術噴涂出來的涂層質量較低，而目前涂層的使用要求越來越嚴苛，因此電弧噴涂技術在實際的工業生產中的使用受到了限制。
3.2 電弧噴涂技術的特點
電弧噴涂技術的特點如下，其生產成本低、生產效率較高，工件受熱部分小，在維修、設備制造、高效防腐以及特殊功能涂層制備等領域得到廣泛地應用，在熱噴涂中有著重要的地位。
4 等離子噴涂技術
等離子噴涂是一種材料表面強化和表面改性技術，可以使基體表面具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。
4.1 等離子噴涂技術的原理
等離子噴涂技術是直接利用被直流電驅動的等離子電弧來作為熱源，對各類材料，例如陶瓷、金屬以及合金等進行加熱，使其能夠出現熔融或者是半熔融狀態，并且經過高速噴射預處理在基體表面能夠形成緊密的涂層。
4.2 等離子噴涂技術的特點
等離子噴涂技術具備超高溫特點，使得其能夠方便進行對高熔點材料的加熱熔化，又因為其噴射的粒子速度非常快，從而使得涂層的致密性提高。在進行等離子噴涂時使用的是惰性氣體，材料不易出現被氧化的現象。
5 冷噴涂技術
5.1 冷噴涂技術的原理
冷噴原理是不再加熱噴涂材料，而是將材料加熱到大約500℃左右，在利用高速噴涂的粒子在基體表面上出現塑性變形從而沉淀成為涂層。在進行冷噴的過程中需要高壓的熱氣體，這些熱氣體通常是氮氣或是氦氣或者是兩者的混合物，利用拉瓦爾噴嘴將其能夠加速至超音速，使得材料呈現粉末狀，并且被注入進氣流同時噴射向基體表面從而能夠形成結構緊密的涂層。
5.2 冷噴涂技術形成涂層的特點
利用冷噴涂技術形成的涂層致密度較高，基體受熱少，噴涂材料被氧化程度低，噴涂材料的出現的形變大，但是其成分較穩定。
6 超音速電弧噴涂技術
超音速電弧噴涂技術是在超音速火焰噴涂技術的基礎上形成的。主要是通過將燃料與空氣的混合氣體進行燃燒形成超音速的射流，利用電弧將粉末顆粒進行霧化并且加速，使得呈現熔融狀態的高速顆粒撞擊在基體表面從而能夠形成一層致密的涂層。
可以通過調節燃料與空氣的比例，使得燃料處于過量的狀態，可使得顆粒在飛行的過程中不會被氧化，從而有效提升基體表面涂層的質量。這也是超音速電弧噴涂技術的顯著特點。
7 結束語
熱噴涂技術是表面工程的重要組成部分，在工業與科學技術快速發展的今天，噴涂技術在航空航天、石油化工以及機械制造等眾多的領域中應用廣泛。本文主要介紹了超音速火焰噴涂技術、火焰噴涂技術、電弧噴涂技術、等離子噴涂技術、冷噴涂技術與超音速電弧噴涂技術等，并簡潔了這些技術的研究發展趨勢與實際應用。
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