熱噴涂技術(shù)介紹

1、熱噴涂技術(shù)介紹熱噴涂技術(shù)介紹眾所周知，除少數(shù)貴金屬外，金屬材料會(huì)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)而遭受腐蝕。此外，金屬表面受各種機(jī)械作用而引起的磨損也極為嚴(yán)重。大量的金屬構(gòu)件因腐蝕而失效，造成極大的浪費(fèi)和損失。據(jù)一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家統(tǒng)計(jì)，每年鋼材因腐蝕和磨損而造成的損失約占鋼材總產(chǎn)量的24%。如果將因金屬腐蝕和磨損而造成停工、停產(chǎn)和相應(yīng)引起的工傷、失火、爆炸事故等損失統(tǒng)計(jì)在內(nèi)的話，其數(shù)值更加驚人。因此，發(fā)展金屬表面防護(hù)和強(qiáng)化技術(shù)，是各國普遍關(guān)心的重大課題。 隨著尖端科學(xué)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，各工業(yè)部門越來越多地要求機(jī)械設(shè)備能在高參數(shù)（高溫、壓、高速度和高度自動(dòng)化）和惡劣的工況條件（如嚴(yán)重的磨損和腐蝕

2、）下長期穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，對(duì)材料的性能也提出更高要求。采用高性能的高級(jí)材料制造整體設(shè)備及零件以獲得表面防護(hù)和強(qiáng)化的效果，顯然是不經(jīng)濟(jì)的，有時(shí)甚至是不可能的。所以，研究和發(fā)展材料的表面處理技術(shù)就具重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。而表面處理技術(shù)也在這種需求的推動(dòng)下獲得了飛速的發(fā)展和提高。熱噴涂技術(shù)就是這種表面防護(hù)和強(qiáng)化的技術(shù)之一，是表面工程中一門重要的學(xué)科。所謂熱噴涂，就是利用某種熱源，如電弧、等離子弧、燃燒火焰等將粉末狀或絲狀的金屬和非金屬涂層材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流本身的動(dòng)力或外加的高速氣流霧化并以一定的速度噴射到經(jīng)過預(yù)處理的基體材料表面，與基體材料結(jié)合而形成具有各種功能的表面覆蓋涂層的

3、一種技術(shù)。  一、     熱噴涂技術(shù)的分類根據(jù)熱源的種類熱噴涂技術(shù)主要分類為：熱 源溫 度()噴 涂 方 法火 焰約3000燃?xì)獬羲倩鹧鎳娡咳加统羲倩鹧鎳娡勘▏娡?D-GUN)電 弧約5000高速電弧噴涂等離子弧10000以上大氣等離子噴涂真空等離子噴涂水穩(wěn)等離子噴涂二、    熱噴涂設(shè)備 雖然因熱噴涂的方法不同其設(shè)備也各有差異，但依據(jù)熱噴涂技術(shù)的原理，其設(shè)備都主要由噴槍、熱源、涂層材料供給裝置及控制系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成。下圖為等離子噴涂的設(shè)備配置圖。三、    熱噴涂工藝熱噴涂

4、工藝過程如下：工件表面預(yù)處理 工件預(yù)熱 噴涂 涂層后處理1、表面預(yù)處理 為了使涂層與基體材料很好的結(jié)合，基材表面必須清潔及粗糙，凈化和粗化表面的方法很多，方法的選擇要根據(jù)涂層的設(shè)計(jì)要求及基材的材質(zhì)、形狀、厚薄、表面原始狀況以及施工條件等因素而定。 凈化處理的目的是除去工件表面的所有污垢，如氧化皮、油漬、油漆及其他污物，關(guān)鍵是除去工件表面和滲入其中的油脂。凈化處理的方法有，溶濟(jì)清洗法、蒸汽清洗法、堿洗法及加熱脫脂法等。 粗化處理的目的是增加涂層與基體間的接觸面，增大涂層與基材的機(jī)械咬合力，使凈化處理過的表面更加活化，以提高涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。同時(shí)基材表面粗化還改變涂層中殘余應(yīng)力分布，對(duì)提高涂層

5、的結(jié)合強(qiáng)度也是有利的。粗化處理的方法有噴砂、機(jī)械加工法（如車螺紋、滾花）、電拉毛等。其中噴砂處理是最常用的粗化處理方法，常用的噴砂介質(zhì)有氧化鋁、碳化硅和冷硬鑄鐵等。噴砂時(shí)，噴砂介質(zhì)的種類和粒度、噴砂時(shí)風(fēng)壓的大小等條件必須根據(jù)工件材質(zhì)的硬度、工件的形狀和尺寸等進(jìn)行合理的選擇。對(duì)于各種金屬基體，推薦采用的砂粒粒度約為1660號(hào)砂，粗砂用于堅(jiān)固件和重型件的噴砂，噴砂壓力為0.50.7Mpa，薄工件易于變形，噴砂壓力為0.30.4Mpa。特別值得注意的一點(diǎn)是，用于噴砂的壓縮空氣一定要是無水無油的，否則會(huì)嚴(yán)重影響涂層的質(zhì)量。噴涂前工件表面的粗化程度對(duì)大多數(shù)金屬材料來說2.513mRa就夠了。隨著表面粗糙

6、度的增加涂層與基體材料的結(jié)合增強(qiáng)，但是當(dāng)表面粗糙度超過10mRa后，涂層結(jié)合強(qiáng)度的提高程度便會(huì)減低。 對(duì)于一些與基材粘結(jié)不好的涂層材料，還應(yīng)選擇一種與基體材料粘結(jié)好的材料噴涂一層過渡層，稱為粘結(jié)底層，常用作粘結(jié)底層的材料有Mo、NiAl、NiCr及鋁青銅等。粘結(jié)底層的厚度一般為0.080.18m。 2、預(yù)熱 預(yù)熱的目的是為了消除工件表面的水分各濕氣，提高噴涂粒子與工件接觸時(shí)的界面溫度，以提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度；減少因基材與涂層材料的熱膨脹差異造成的應(yīng)力而導(dǎo)致的涂層開裂。預(yù)熱溫度取決于工件的大小、形狀和材質(zhì)，以及基材和涂層材料的熱膨脹系數(shù)等因素，一般情況下預(yù)熱溫度控制在60 120之間。 3、

7、噴涂 采用何種噴涂方法進(jìn)行噴涂主要取決于選用的噴涂材料、工件的工況及對(duì)涂層質(zhì)量的要求。例如，如果是陶瓷涂層，則最好選用等離子噴涂；如果是碳化物金屬陶瓷涂層則最好采用高速火焰噴涂；若是噴涂塑料則只能采用火焰噴涂；而若要在戶外進(jìn)行大面積防腐工程的噴涂的話，那就非靈活高效的電弧噴涂或絲材火焰噴涂莫屬了。總之，噴涂方法的選擇一般來說是多樣的，但對(duì)某種應(yīng)用來說總有一種方法是最好的。 預(yù)處理好的工件要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行噴涂，噴涂參數(shù)要根據(jù)涂層材料、噴槍性能和工件的具體情況而定，優(yōu)化的噴涂條件可以提高噴涂效率、并獲得致密度高、結(jié)合強(qiáng)度高的高質(zhì)量涂層。 4、涂層后處理 噴涂所得涂層有時(shí)不能直接使用，必須進(jìn)

8、行一系列的后處理。 用于防腐蝕的涂層，為了防止腐蝕介質(zhì)透過涂層的孔隙到達(dá)基材引起基材的腐蝕，必須對(duì)涂層進(jìn)行封孔處理，用作封孔劑的材料很多，有石臘、環(huán)氧樹脂、硅樹脂等有機(jī)材料及氧化物等無機(jī)材料，如何選擇合適的封孔劑，要根據(jù)工件的工作介質(zhì)、環(huán)境、溫度及成本等多種因素進(jìn)行考慮。 對(duì)于承受高應(yīng)力載荷或沖擊磨損的工件，為了提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度，要對(duì)噴涂層進(jìn)行重熔處理（如火焰重熔、感應(yīng)重熔、激光重熔以及熱等靜壓等），使多孔的且與基體以機(jī)械結(jié)合的涂層變?yōu)榕c基體呈冶金結(jié)合的致密涂層。 有尺寸精度要求的，要對(duì)涂層進(jìn)行機(jī)械加工。由于噴涂涂層具有與一般的金屬及陶瓷材料不同的特點(diǎn)，如涂層有微孔，不利于散熱；涂層本身的強(qiáng)

9、度較低，不能承受很大的切削力；涂層中有很多硬的質(zhì)點(diǎn)，對(duì)刀具的磨損很快等，因而形成了噴涂涂層不同于一般材料的難于加工的特點(diǎn)。所以必須選用合理的加工方法和相應(yīng)的工藝參數(shù)才能保證噴涂層機(jī)械加工的順利進(jìn)行和保證達(dá)到所要求的尺寸精度。四、    熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)從熱噴涂技術(shù)的原理及工藝過程分析，熱噴涂技術(shù)具有以下一些特點(diǎn)。1、由于熱源的溫度范圍很寬，因而可噴涂的涂層材料幾乎包括所有固態(tài)工程材料，如金屬、合金、陶瓷、金屬陶瓷、塑料以及由它們組成的復(fù)合物等。因而能賦予基體以各種功能（如耐磨、耐蝕、耐高溫、抗氧化、絕緣、隔熱、生物相容、紅外吸收等）的表面。2、噴涂過程中基體表面受

10、熱的程度較小而且可以控制，因此可以在各種材料上進(jìn)行噴涂（如金屬、陶瓷、玻璃、布疋、紙張、塑料等），并且對(duì)基材的組織和性能幾乎沒有影響，工件變形也小。3、設(shè)備簡單、操作靈活，既可對(duì)大型構(gòu)件進(jìn)行大面積噴涂，也可在指定的局部進(jìn)行噴涂；既可在工廠室內(nèi)進(jìn)行噴涂也可在室外現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工。4、噴涂操作的程序較少，施工時(shí)間較短，效率高，比較經(jīng)濟(jì)。 隨著熱噴涂應(yīng)用要求的提高和領(lǐng)域的擴(kuò)大，特別是噴涂技術(shù)本身的進(jìn)步，如噴涂設(shè)備的日益高能和精良，涂層材料品種的逐漸增多、性能逐漸提高，熱噴涂技術(shù)近十年來獲得了飛速的發(fā)展，不但應(yīng)用領(lǐng)域大為擴(kuò)展，而且該技術(shù)已由早期的制備一般的防護(hù)涂層發(fā)展到制備各種功能涂層；由單個(gè)工件的維修發(fā)

11、展到大批的產(chǎn)品制造；由單一的涂層制備發(fā)展到包括產(chǎn)品失效分析、表面預(yù)處理、涂層材料和設(shè)備的研制、選擇，涂層系統(tǒng)設(shè)計(jì)和涂層后加工在內(nèi)的噴涂系統(tǒng)工程；成為材料表面科學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)十分活躍的學(xué)科。并且在現(xiàn)代工業(yè)中逐漸形成像鑄、鍛、焊和熱處理那樣的獨(dú)立的材料加工技術(shù)。成為工業(yè)部門節(jié)約貴重材料、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長產(chǎn)品使用壽命、降低成本、提高工效的重要的工藝手段，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到越來越廣泛的應(yīng)用。五、    各種熱噴涂方法概述1、氧乙炔火焰噴涂（焊） 是最早的一種噴涂方法。它是利用氧和乙炔的燃燒火焰將粉末狀或絲狀、棒狀的涂層材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)后噴向基體

12、表面而形成涂層的一種方法。它具有設(shè)備簡單、工藝成熟、操作靈活、投資少、見效快的特點(diǎn)。它可制備各種金屬、合金、陶瓷及塑料涂層，是目前國內(nèi)最常用的噴涂方法之一。但是，由該方法制備的涂層孔隙度較大，與基體材料的結(jié)合強(qiáng)度也較低。但是，對(duì)于自熔合金而言，如若采用燃燒火焰將其一次噴融或?qū)娡繉舆M(jìn)行二次重熔（有火焰重熔、感應(yīng)重熔和爐熔等）的方法則稱為噴焊，噴焊涂層由于與基體材料呈冶金結(jié)合狀態(tài)，因而與基體材料的結(jié)合強(qiáng)度大大提高，可以應(yīng)用于沖擊大、負(fù)荷重的工況下，如連續(xù)鑄造拉矯輥、熱軋矯直輥表面采用鎳基自熔合金噴焊涂層進(jìn)行強(qiáng)化，均獲得了十分良好的耐蝕、耐磨和抗熱疲勞的強(qiáng)化效果。 2、爆炸噴涂（D-GUN） 本方

13、法是利用氧和可燃性氣體的混合氣，經(jīng)點(diǎn)火后在噴槍中爆炸，利用脈沖式氣體爆炸的能量，將被噴涂的粉末材料加熱、加速轟擊到工件表面而形成涂層。氣體燃燒和爆炸的結(jié)果可產(chǎn)生超音速高能氣流，爆炸波的傳播速度高達(dá)3000m/s，其中心溫度可達(dá)3450，粉末粒子的飛行速度可達(dá)1200 m/s。因而爆炸噴涂層涂層致密，與基體的結(jié)合強(qiáng)度高，最高可達(dá)24kg/mm2。該法的缺點(diǎn)是噪音大，而且爆炸是不連續(xù)的，因而效率較低。爆炸噴涂是20世紀(jì) 50所年代由美國聯(lián)合碳化物公司發(fā)明，但問世后許多年都由該公司所壟斷，不對(duì)外出售技術(shù)和設(shè)備，只在其服務(wù)公司內(nèi)為用戶進(jìn)行噴涂加工，主要噴涂陶瓷和金屬陶瓷，進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修。 3、高

14、速火焰噴涂（HVOF） 高速火焰噴涂（或稱超音速火焰噴涂）是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的一種高能噴涂方法，它的開發(fā)是繼等離子噴涂之后熱噴涂工業(yè)最具創(chuàng)造性的進(jìn)展。雖然高速火焰噴涂方法可噴涂的材料很多，但由于其火焰含氧少溫度適中，焰流速度很高，能有效地防止粉末涂層材料的氧化和分解，故特別適合碳化物類涂層的噴涂。該設(shè)備發(fā)展到第三代，性能有了大幅度的提高，例如SX-5000等設(shè)備其室壓達(dá)到812bar，功率達(dá)到100120kw，噴涂效率可達(dá)10kg/h(WC-Co)，涂層厚度可達(dá)數(shù)mm，涂層性能已能達(dá)到爆炸噴涂的水平。在許多工業(yè)部門獲得廣泛的應(yīng)用。如航空發(fā)動(dòng)中的耐磨涂層、造紙機(jī)械用的鏡面涂層等。近年來，由于

15、電鍍鉻工藝的環(huán)境污染問題，電鍍鉻工業(yè)在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家受到嚴(yán)格的限制，并逐漸被淘汰，采用高速火焰噴涂涂層代替鍍鉻層的應(yīng)用越來越受到工業(yè)界的關(guān)注和重視。 4、電弧噴涂 電弧噴涂是在兩根絲狀的金屬材料之間產(chǎn)生電弧，電弧產(chǎn)生的熱使金屬絲熔化，熔化部分由壓縮空氣氣流霧化并噴向基體表面而形成涂層。該工藝也具有設(shè)備一次投資少，使用方便、效率高等特點(diǎn)，但噴涂材料必須是導(dǎo)電的金屬及合金絲，因而其應(yīng)用受到了一定的限制，但它的高效率使得它在噴涂Al、Zn及不銹鋼等大面積防腐應(yīng)用方面成為首選工藝。 5、等離子噴涂（APS） 當(dāng)某種氣體如氮、氬、氫及氦等通過一壓縮電弧時(shí)產(chǎn)生電離而形成電中性的等離子體（是物質(zhì)除氣、液、

16、固態(tài)外的第四態(tài)）。等離子弧的能量集中溫度很高，其焰流的溫度在萬度以上，可以將所有固態(tài)工程材料熔化。以這種高溫等離子體作熱源將涂層材料熔化制備涂層的工藝就是等離子噴涂。國內(nèi)外已有數(shù)百種材料用于等離子噴涂，是應(yīng)用較普遍的噴涂方法。 等離子噴涂涂層的致密度及與基體材料的結(jié)合強(qiáng)度均比火焰噴涂涂層和電弧噴涂涂層的高，而且也是制備陶瓷涂層的最佳工藝。 等離子技術(shù)中引人注目之處是設(shè)備的大容量比和高輸出功率化，目前氣體等離子噴涂設(shè)備已有200Kw的設(shè)備出售，不但大大提高了噴涂效率，也使涂層質(zhì)量更為改善，因而可以實(shí)現(xiàn)大面積高質(zhì)量涂層的連續(xù)生產(chǎn)，如柔性印刷用網(wǎng)紋輥鏡面陶瓷層以及高分子薄膜電暈處理用陶瓷絕緣涂層的制

17、備等。 6、低壓等離子噴涂（LPPS） 等離子噴涂可以在不同氣氛和不同壓力下實(shí)現(xiàn)，當(dāng)噴涂作業(yè)在氣氛可控的負(fù)壓密封容器內(nèi)進(jìn)行時(shí)就成為低壓等離子噴涂。低壓等離子噴涂的優(yōu)點(diǎn)是：焰流速度高、粒子動(dòng)能大，形成的涂層致密、結(jié)合強(qiáng)度高；低壓環(huán)境下可對(duì)基體進(jìn)行預(yù)熱和進(jìn)行反向轉(zhuǎn)移弧電清理，進(jìn)一步提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度；由于沒有大氣污染，涂層材料氧化成分變化小，因而可以進(jìn)行活性金屬如Ti、Ta、Nb等的噴涂；還可使形成等離子體的氣體在噴涂過程中與涂層材料進(jìn)行反應(yīng)，形成特殊化合物涂層。由于具有以上特點(diǎn)，低壓等離子噴涂主要用于制備航空工業(yè)等高科技領(lǐng)域的涂層，如飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片抗高溫氧化和熱腐蝕的MCrAlY(M=

18、Co、Ni、Fe)涂層，以及制備人體人工植入體用生物功能涂層。 7、水穩(wěn)等離子噴涂 水穩(wěn)等離子噴涂是一種高功率和高速等離子噴涂方法，它是在由高速旋轉(zhuǎn)的水形成的隧道里產(chǎn)生的弧中，水蒸汽分解形成O2和H2的等離子工作氣的噴涂方法。與氣體等離子噴涂方法相比，其焰流溫度更高體積更大更長，特別是能量更高，因而特別適合于高熔點(diǎn)氧化物陶瓷的大量噴涂。其主要優(yōu)點(diǎn)是：輸出功率大（150200Kw），涂層結(jié)合強(qiáng)度是氣體等離子噴涂涂層的23倍，并且涂層致密，其硬度、耐磨性和耐熱沖擊性能也有很大提高；噴涂效率高，噴涂能力最大為50kg/h，涂層厚度可達(dá)20mm，而且可以噴涂分散性較大的粉末，因而特別適合陶瓷部件的噴涂

19、成形；只需水和空氣，運(yùn)行成本低，比其他噴涂方法經(jīng)濟(jì)。本方法的缺點(diǎn)是焰流為氧化焰，不適噴涂容易氧化的材料。此外，噴涂槍體積較大，比較笨重。六、    熱噴涂原理和涂層性能熱噴涂原理1、熱噴涂涂層的形成 熱噴涂時(shí)，涂層材料的粒子被熱源加熱到熔融態(tài)或高塑性狀態(tài)，在外加氣體或焰流本身的推力下，霧化并高速噴射向基體表面，涂層材料的粒子與基體發(fā)生猛烈碰撞而變形、展平沉積于基體表面，同時(shí)急冷而快速凝固，顆粒這樣遂層沉積而堆積成涂層。 2、熱噴涂涂層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 熱噴涂涂層形成過程決定了涂層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，噴涂層是由無數(shù)變形粒子相互交錯(cuò)呈波浪式堆疊在一起的層狀組織結(jié)構(gòu)，涂層中顆粒與顆粒

20、之間不可避免地存在一些孔隙和空洞，并伴有氧化物夾雜。涂層剖面典型的結(jié)構(gòu)如下圖，其特點(diǎn)為：l     呈層狀l     含有氧化物夾雜l     含有孔隙或氣孔 3、熱噴涂涂層的結(jié)合機(jī)理 涂層的結(jié)合包括涂層與基體的結(jié)合和涂層內(nèi)部的結(jié)合。涂層與基體表面的粘結(jié)力稱為結(jié)合力，涂層內(nèi)部的粘結(jié)力稱為內(nèi)聚力。涂層中顆粒與基體之間的結(jié)合以及顆粒之間的結(jié)合機(jī)理，目前尚無定論，通常認(rèn)為有以下幾種方式。（1） 機(jī)械結(jié)合碰撞成扁平狀并隨基體表面起伏的顆粒和凹凸不平的表面相互嵌合，貝以顆粒的機(jī)械聯(lián)鎖而

21、形成的結(jié)合（拋錨效應(yīng)），一般來說，涂層與基體的結(jié)合以機(jī)械結(jié)合為主。（2） 冶金化學(xué)結(jié)合這是當(dāng)涂層和基體表面產(chǎn)生冶金反應(yīng)，如出現(xiàn)擴(kuò)散和合金化時(shí)的一種結(jié)合類型。當(dāng)噴涂后進(jìn)行重熔即噴焊時(shí)，噴焊層與基體的結(jié)合主要是冶金結(jié)合。（3） 物理結(jié)合顆粒與基體表面間由范德華力或次價(jià)鍵形成的結(jié)合。 4、涂層的殘余應(yīng)力 當(dāng)熔融顆粒碰撞基體表面時(shí)，在產(chǎn)生變形的同時(shí)受到激冷而凝固，從而產(chǎn)生收縮應(yīng)力。涂層的外層受拉應(yīng)力，基體有時(shí)也包括涂層的內(nèi)層則產(chǎn)生壓應(yīng)力。涂層中的這種殘余應(yīng)力是由熱噴涂條件及噴涂材料與基體材料的物理性質(zhì)的差異所造成的。它影響涂層的質(zhì)量、限制涂層的厚度。工藝上要采取措施以消除和減少涂層的殘余應(yīng)力。u

22、60;    熱噴涂涂層的性能1、化學(xué)成分 由于涂層材料在熔化和噴射過程中，在高溫下會(huì)與周圍介質(zhì)發(fā)生作用生成氧化物、氮化物，以及在高溫下會(huì)發(fā)生分解，因而涂層的成分與涂層材料的成分是有一定的差異的，并在一定程度上影響涂層的性能。如MCrAlY氧化后會(huì)影響其耐蝕性，而WC-Co經(jīng)氧化和高溫分解后其耐磨性會(huì)降低。通過噴涂方法的選擇可以避免和減輕這一現(xiàn)象的發(fā)生。如采用低壓等離子噴涂可大大減少涂層材料的氧化，而高速火焰噴涂則可以防止碳化物的高溫分解。2、孔隙度 層中不可避免地存在著孔隙，孔隙度的大小與顆粒的溫度和速度以及噴涂距離和噴涂角度等噴涂參數(shù)有關(guān)。一般來說，溫度及速度

23、都低的火焰噴涂和電弧噴涂涂層的孔隙度都比較高，一般達(dá)到百分之幾，甚至可達(dá)百分之十幾。而高溫的等離子噴涂涂層及高速的超音速火焰噴涂涂層則孔隙度較低。最低可達(dá)0.5%以下。3、硬度 由于熱噴涂涂層在形成時(shí)的激冷和高速撞擊，涂層晶粒細(xì)化以及晶格產(chǎn)生畸變使涂層得到強(qiáng)化，因而熱噴涂層的硬度比一般材料的硬度要高一些，其大小也會(huì)因噴涂方法的不同而有所差異。4、結(jié)合強(qiáng)度 熱噴涂涂層與基體的結(jié)合主要依靠與基體粗糙表面的機(jī)械咬合（拋描效應(yīng)）?；谋砻娴那鍧嵆潭取⑼繉硬牧系念w粒溫度和顆粒撞擊基體的速度以及涂層中殘余應(yīng)力的大小均會(huì)影響涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，因而涂層的結(jié)合強(qiáng)度也與所采用的噴涂方法有關(guān)。5、冷熱疲勞性能

24、對(duì)于一些在冷熱循環(huán)狀態(tài)下使用的工件，其涂層的抗冷熱疲勞（或稱熱震）性能至關(guān)重要，如若該涂層的抗熱震性能不好，則工件在使用過程中便會(huì)很快開裂甚至剝落。涂層抗熱震性能不好，則工件在使用過程中便會(huì)很快開裂甚至剝落。涂層抗熱震性能的好壞主要取決于涂層材料與基體材料的熱膨脹系數(shù)差異的大小和涂層與基體材料結(jié)合的強(qiáng)弱。七、    熱噴涂材料及涂層功能和應(yīng)用l       熱噴涂材料目前實(shí)際應(yīng)用中已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的噴涂材料有金屬、合金和陶瓷等，主要以粉末、絲材、棒材狀態(tài)使用，其中噴涂粉末占噴涂材料總用量的70%以上。用作

25、涂層的材料有：1、熱噴涂用粉末 純金屬粉末: 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 金屬陶瓷粉末：WC-Co，Cr3C2-NiCr等 塑料粉末：尼龍、聚乙烯，聚苯硫醚等 2、熱噴涂用絲材 Al、Cu、Zn、Sn、Al-Zn合金，巴氏合金，不銹鋼，       &#

26、160;      Ni-Al絲等 3、熱噴涂用棒材 Al2O3、ZrO2、Cr2O3等l       涂層功能和應(yīng)用1、抗磨損涂層 磨損是造成工業(yè)部門設(shè)備損壞的主要原因之一，可能產(chǎn)生磨損的工作條件包括微振、滑動(dòng)、沖擊、擦傷、侵蝕等?？鼓p涂層應(yīng)該是堅(jiān)硬的，而且具有耐熱和耐化學(xué)腐蝕的性能。Fe、Ni、Co基自熔合金以及WC-Co和Cr3C2-NiCr等金屬陶瓷以及Al2O3、Cr2O3等陶瓷材料具有上述這些性能。采用涂層技術(shù)提高工件表面耐磨性的應(yīng)用非常廣泛，如活塞環(huán)、齒輪同步環(huán)噴涂Mo

27、涂層，紡織機(jī)械中的羅拉、導(dǎo)絲鉤等零部件噴涂耐纖維磨損的Al2O3、Al2O3TiO2陶瓷涂層，泵和閥門密封面噴涂Cr2O3、WC-Co等耐磨涂層，大馬力載重汽車曲軸及大型磨煤機(jī)、排風(fēng)機(jī)軸等采用Fe基合金材料進(jìn)行磨損修復(fù)和耐磨強(qiáng)化等。2、防腐蝕涂層 長期暴露在戶外大氣（海洋、工業(yè)及城鄉(xiāng)大氣）和不同介質(zhì)（海水、河水溶劑及油類等）環(huán)境中的大型鋼鐵構(gòu)件，如輸變電鐵塔、鋼結(jié)構(gòu)橋、海上鉆井平臺(tái)、煤礦井架以及各種化工容器如儲(chǔ)罐等，受到不同程度的環(huán)境氧化和侵蝕。采用Al、Zn、Al-Zn合金及不銹鋼等涂層進(jìn)行防護(hù)，可以獲得長達(dá)20年以上的長期防護(hù)效果。一些受到氣體腐蝕和化學(xué)腐蝕的部件，可以根據(jù)具體工況（如介質(zhì)

28、、濃度、溫度、壓力等）選擇合適的金屬、合金、陶瓷及塑料等涂層材料進(jìn)行防護(hù)。3、抗高溫氧化和耐熱腐蝕涂層 對(duì)于一些暴露在高溫腐蝕氣體中的部件，受到高溫、氣體腐蝕及氣流沖刷的作用，嚴(yán)重影響了設(shè)備的壽命和運(yùn)行的安全。抗高溫氧化及高溫腐蝕的材料除了必須抗高溫氧化和耐腐蝕外，還必須具有與基體材料相似的熱膨脹系數(shù)，方不會(huì)因溫度周期變化和局部過熱導(dǎo)致涂層抗熱疲勞性能下降。用作抗高溫氧化和高溫腐蝕的涂層材料有：NiCr、NiAl、MCrAl、MCrAlY(M=Co、Ni、Fe)及Hastiloy和Stellite合金等。這類涂層的典型應(yīng)用如電廠鍋爐四管（水冷壁管、再熱器管、過熱器管及省煤器管）及水冷壁等的高溫

29、氧化腐蝕一直是電力、造紙、化工等工業(yè)鍋爐用戶需要解決的問題，經(jīng)多年研究、實(shí)踐證明，采用電弧噴涂Ni-Cr、Fe-Cr-Al、Ni-Cr-Al、45CT等涂層能獲得良好的防護(hù)作用，使用壽命最長達(dá)9年。MCrAlY涂層用于航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片涂層以及作為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、火焰筒等用熱障涂層的粘結(jié)底層。4、熱障涂層 ZrO2、Al2O3等陶瓷涂層，熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)低，在高溫條件下對(duì)基體金屬具有良好的隔熱保護(hù)作用稱為熱障涂層。這種涂層一般由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，一是由金屬作底層，另一則是由陶瓷作表層。有時(shí)為了降低金屬和陶瓷間的熱膨脹差異和改善涂層中的應(yīng)力分布，常在粘結(jié)底層和陶瓷面層間增加一過渡層，該過渡層或?yàn)橛傻讓咏饘俸兔鎸犹沾刹牧弦圆煌壤旌系亩鄬油繉踊驗(yàn)橛山饘偌疤沾刹牧铣煞诌B續(xù)變化的涂層來形成所謂的成分（或功能）梯度涂層。金屬粘結(jié)底層為Co或Ni、加有Cr、Al、Y的合金材料，陶瓷材料最好采用由Y2O3穩(wěn)定的ZrO2，熱障涂層一般用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、閥門和火焰穩(wěn)定器等。5、絕緣涂層 陶瓷材料不僅具有高的硬度和優(yōu)良的耐磨性能，還具有十分優(yōu)良的絕緣性能，采用高能等離子噴涂的Al2O3涂層致密、絕緣強(qiáng)度高，是理想的絕緣涂層。如果采用有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)