热喷涂技术原理及其应用
《纳米热喷涂》课件
05 纳米热喷涂的实际应用案例
航空航天领域应用
飞机发动机叶片
纳米热喷涂技术用于修复和保护飞机发动机叶片，提高其耐高温和抗腐蚀性能 ，延长使用寿命。
航天器表面涂层
在航天器表面应用纳米热喷涂技术，可制备出具有优异耐候、防辐射和耐腐蚀 性能的涂层，确保航天器的长期稳定运行。
汽车工业领域应用
发动机部件
加强纳米热喷涂技术的工业 化应用研究，降低生产成本 ，提高生产效率，推动该技 术的广泛应用。
加强与其他表面处理和材料 科学领域的交叉研究，探索 纳米热喷涂技术的更多应用 领域和可能性。
谢谢聆听
02 纳米热喷涂技术原理
热喷涂技术基础
01
热喷涂是一种表面强化技术，通 过将熔融状态的喷涂材料高速喷 射到基体表面，形成具有特殊性 能的涂层。
02
热喷涂技术具有工艺简单、涂层 厚度可调、适用范围广等优点， 广泛应用于机械、航空、化工等 领域。
纳米材料的特性
纳米材料是指尺寸在纳米级别（1100纳米）的材料，具有许多独特的 物理和化学性质。
1.D 纳米热喷涂技术的工业化应用仍面临一些挑
战，如设备成本、涂层与基体的结合强度等 ，需要进一步研究和改进。
对未来研究的展望
深入研究纳米热喷涂技术的 机理和工艺参数优化，以提 高涂层的综合性能和稳定性 。
探索新型的纳米热喷涂材料 ，以满足不同领域的应用需 求，如高温、腐蚀和摩擦等 恶劣环境下的防护。
复合材料
碳纤维复合材料
陶瓷基复合材料
由碳纤维和树脂等材料复合而成，具 有高强度、轻质、耐腐蚀等特性，广 泛应用于航空航天、汽车、体育器材 等领域。
由陶瓷纤维和有机或无机材料复合而 成，具有高强度、耐高温、抗氧化等 特性，广泛应用于航空航天、能源、 化工等领域。
热喷涂(2)
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Ni及Ni合金 纯Ni及Ni-Cr、Ni-30%Cu(蒙乃尔合金)，
耐蚀、耐磨、耐高温氧化
Sn及Sn合金 轴承轴瓦等滑动部件的耐磨涂层
21
涂层残余应力
✓ 涂层的外层受拉应力—后冷、收缩受阻 ✓ 基体、涂层的内层则产生压应力 ✓ 由喷涂热条件及物理性质的差异造成，影响涂
层质量，限制涂层的厚度 ✓ 预热或粗化表面能消除和减少
22
热喷涂预处理
喷涂工艺中一个重要工序： 清洗、脱脂：
碱洗法、溶剂洗涤法、蒸气清洗法、加热 去除氧化膜、表面粗糙化：
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⑤工效高、操作程序少、速度快 每小时几公斤~几十公斤
⑥涂层厚度可调范围大 几十微米~几毫米
⑦可得到特殊的表面性能 耐磨、抗氧化、耐热、导电、绝缘
⑧成本低、经济效益显著
缺点： ①结合强度低；②材料利用率低；③热效率低； ④均匀性差；⑤孔隙率高。
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4、涂层材料的要求
（1）较宽的液相区； （2）形状、尺寸有要求，线材、粉末。
1. 涂层的成分
喷涂材料的成分 氧化烧涂损层的成分
与粒子和喷涂气氛之间的化学反应有关
例：
电弧喷涂，因温度高、气氛为空气而氧化烧损严重
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2．涂层的结构
➢ 涂层是变形粒子的层状组织结构 ➢ 涂层的性能具有方向性 ➢ 组成：扁平颗粒、氧化物夹杂、不完全熔融粒子、孔洞 ➢ 涂层经适当处理后，结构会发生变化。
线材
熔化或熔融→熔点
粉末 熔融 表→内热传导 90%熔融
复合材料粉末，可能大于熔点
例：Ni包Al放热反应
3. 粒子的尺寸
有一最佳临界尺寸
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4. 粒子的表面反应
aps喷涂工艺技术
aps喷涂工艺技术APS喷涂工艺技术（Atmospheric Plasma Spray）是一种常用于涂覆陶瓷、金属和合金材料的喷涂工艺。
它通过将喷雾材料在等离子体喷涂枪中加热和加速，然后将其喷涂在基体材料表面上，形成致密、坚固且耐磨的涂层。
APS工艺技术具有许多优势和应用广泛，下面将介绍其工艺原理、应用和发展前景。
APS喷涂工艺是一种热喷涂技术，其原理基于高温等离子体产生的热能和动能。
在等离子体喷涂枪中，通过向喷涂材料供给高能量电弧，产生高温等离子体，然后将喷涂材料加热到高温并加速喷射出去。
在喷涂过程中，喷雾颗粒与基体材料表面发生瞬态熔融和冷却，在表面上形成致密的涂层。
由于喷涂温度较高，APS工艺技术能够喷涂高熔点材料，如氧化铝、钨等。
APS喷涂工艺技术被广泛应用于各个领域。
在航空航天工业中，APS喷涂可用于涂覆涡轮叶片、燃烧室和发动机部件等，提高其耐磨和热屏障性能。
在能源行业，APS喷涂可用于涂覆燃烧器喷嘴、热交换器和管道等，提高其耐磨和耐腐蚀性能。
此外，APS喷涂还被应用于医疗领域、电子领域和新材料研发领域。
APS喷涂工艺技术具有许多优势。
首先，它能够在较短时间内形成均匀、致密的涂层，具有较高的结合强度。
其次，APS工艺技术适用于不同形状和尺寸的基体材料，能够实现复杂表面的一次性喷涂。
再次，该工艺对喷涂材料的适应性广泛，可涂覆陶瓷、金属和合金等不同材料。
此外，APS喷涂还具有较高的喷涂效率和可持续性，对环境友好。
APS喷涂工艺技术在未来的发展前景广阔。
随着科学技术的不断进步和应用需求的增加，人们对涂层材料性能的要求也越来越高。
APS工艺技术具有优良的涂层性能和多样性，能够满足不同领域的应用需求。
未来，随着材料科学和工艺技术的进一步研究，APS喷涂工艺技术将进一步完善和发展，为各个行业提供更高性能的涂层材料。
总之，APS喷涂工艺技术是一种重要的喷涂工艺，具有广泛的应用领域和发展前景。
它通过高温等离子体喷涂和冷却过程，在基体材料表面形成致密、坚固且耐磨的涂层。
热喷涂技术在我国航天领域的应用_吴朝军
热喷涂技术在我国航天领域的应用吴朝军 吴晓峰 杨杰 曾发（航天材料及工艺研究所 北京100076）①文摘：热喷涂是表面工程领域中的一项重要技术，本文阐述了热喷涂技术的主要工艺方法和常用的功能性涂层，简单回顾了热喷涂技术在航天领域的应用历程，介绍了热喷涂技术在我国航天领域的应用现状并对未来的发展进行了展望。
1.热喷涂技术简介热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。
热喷涂有多种工艺方法，如等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂和爆炸喷涂等。
图1热喷涂技术涂层形成原理热喷涂技术应用十分广泛，选择不同性能的涂层材料和不同的工艺方法，可制备热障、可磨耗封严、耐磨密封、抗高温氧化、导电绝缘、远红外辐射等功能涂层。
涂层材料几乎涉及到所有固态工程材料，包括金属、金属合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料及其它们的复合材料。
热喷涂技术广泛应用于航空航天、冶金、能源、石油化工、机械制造、交通运输、轻工机械、生物工程等国民经济各个领域。
2.现代航天技术现代航天技术是包括运载火箭、人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等的一项综合系统工程技术。
其中运载火箭是航天技术的基础，也是我国发展较为成熟并具有国际先进水平的一项技术，因此热喷涂在航天领域的应用主要指在运载火箭方面的应用。
运载火箭是在导弹的基础上发展的，一般由2～4级组成。
每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。
末级有仪器舱，内装制导与控制系统、遥测系统和发射场安全系统。
级与级之间靠级间段连接。
有效载荷装在仪器舱的上面，外面套有整流罩。
3.热喷涂技术在我国航天领域的应用热喷涂技术的进步在很大程度上得益于20世纪世界航空工业的空前发展，航天工业在时间上迟① 本文通讯联系人：吴朝军（航天材料及工艺研究所 北京100076）- 114 -- 115 -于航空工业，航空领域应用较为成熟的热喷涂技术如热障涂层，可磨耗封严涂层自然就转而应用于航天领域中。
金属表面热喷涂技术
金属表面热喷涂技术金属表面热喷涂技术是一种广泛应用于金属表面防腐、防磨等领域的技术。
该技术的原理是将一定比例的金属粉末通过燃烧室喷射到待涂层表面，形成涂层。
热喷涂涂层具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀、绝缘等优良性能，被广泛应用于冶金、化工、航空航天、机械制造等领域。
金属表面热喷涂技术在防腐领域应用广泛。
在海洋、化工、建筑等领域中，金属表面容易受到大气、水、化学物质等腐蚀，导致设备的寿命缩短，安全风险增大。
但热喷涂技术可通过形成致密的涂层，防止金属表面的腐蚀、氧化等问题。
将金属表面热喷涂技术应用于重载机械等制造业中，也可提高设备的寿命。
制造行业中，由于机械设备的使用次数较多，经常受到磨损、腐蚀等因素的影响，导致设备的寿命缩短。
但对于物料的不同特性和要求，需选择不同的材料进行喷涂，保证涂层可以长期地保护设施和构件。
此外，热喷涂涂层的导热性良好，可以应用于电子器件领域。
随着电子器件的不断发展，同时器件的集成度和功率的不断提高，其散热问题也变得尤为重要。
而热喷涂技术可以在电子器件表面喷涂导热性强的涂层，提高其散热性能，保证电子器件的正常工作。
总的来说，金属表面热喷涂技术具有广泛的应用价值。
在不同领域的应用中，可以根据不同物料的特性，选用不同的材料和工艺来实现更好的防腐、防磨等效果。
尽管该技术在成本上相对较高，但其涂层的稳定性好、性能优良、寿命长等优点使得其在各行各业中被广泛采用。
随着科技的不断发展，热喷涂技术将会不断优化和改进，为各个领域提供更加有效的解决方案。
热喷涂技术原理
热喷涂技术原理宝子们！今天咱们来唠唠一个超有趣的技术——热喷涂技术。
这热喷涂啊，就像是给各种材料表面来一场超级酷炫的换装秀呢！热喷涂技术的核心呢，就是把喷涂的材料变成一种超热、超酷的状态，然后像天女散花一样喷到需要处理的物体表面上。
你可以想象一下，那些喷涂材料就像是一群热情似火的小精灵，迫不及待地要在新的“地盘”上安营扎寨。
那这些材料是怎么变得这么热的呢？这就涉及到热的来源啦。
有的时候是靠火焰，那种熊熊燃烧的火焰就像一个超级大熔炉。
把喷涂材料放到火焰里，材料就会被加热到很高的温度，然后融化成液态或者变成那种软软的半融化状态。
比如说，一些金属材料，像铝啊、锌啊，在火焰的热情拥抱下，就从硬邦邦的固体变得像小水滴一样可以流动啦。
还有一种方式呢，是用电弧来加热。
这电弧可不得了，就像一道超级闪电在材料之间划过。
电弧产生的高温能瞬间把材料加热到极高的温度，让材料迅速达到适合喷涂的状态。
这就好比是给材料来了个超级快充，一下子就充满了“热能量”。
当这些材料被加热得差不多了，就要开始它们的“飞行之旅”啦。
通过特殊的喷枪，这些热呼呼的材料就被高速地喷射出去。
这喷枪就像是一个超级发射器，把材料小颗粒像子弹一样发射到物体的表面。
这些小颗粒就像一群勇敢的小战士，朝着目标表面飞奔而去。
当它们到达物体表面的时候，那可是一场超级热闹的“聚会”呢。
小颗粒们会迅速地在表面铺展开来，然后冷却凝固。
这个过程就像是小颗粒们在表面找到了自己的家，然后安定下来。
它们会一层一层地堆积在表面上，就像盖房子一样，一块砖一块砖地往上垒，慢慢地就形成了一层新的涂层。
这个新的涂层可不得了哦。
它能给物体表面带来好多神奇的变化。
比如说，如果在金属表面喷涂一层陶瓷涂层，就像是给金属穿上了一层超级坚硬又耐热的铠甲。
这铠甲可以保护金属不被腐蚀，就像给金属打了一把超级保护伞。
在一些恶劣的环境下，比如在充满化学物质的工厂里，或者是在海边那种盐分很高的空气中，有了这层陶瓷铠甲的保护，金属就可以安然无恙啦。
热喷涂技术
粉末火焰喷涂法：它与丝材火焰喷涂的不同之处是喷 涂材料不是丝材而是粉末。图3和图4分别为粉末火焰 喷涂装置和原理示意图。
图3 粉末火焰喷涂装置
图4 粉末火焰喷涂原理示意图
在火焰喷涂中通常使用乙炔和氧组合燃烧而提供热 量，也可以用甲基乙炔,丙二烯（MPS）,丙烷，氢气 或天然气。火焰喷涂可喷涂金属，陶瓷，塑料等材 料，应用非常灵活，喷涂设备轻便简单，可移动， 价格低于其他喷涂设备，经济型好，是目前喷涂技 术中使用较广泛的一种方法。但是，火焰喷涂也存 在明显的不足。如喷出的颗粒速度较小，火焰温度 较低,涂层的粘结强度及涂层本身的综合强度都比较 低,且比其他方法得到的气孔率多
五 激光法 把高密度能量的激光束朝着接近于零件的基体 表面的方向直射，基体同时被一个辅助的激光加热 器加热，这时，细微的粉末以倾斜的角度被吹送到 激光束中。图9激光喷涂 熔化粘结到基体表面，形成了一层薄的表面涂 层，与基体之间形成良好的结合（喷涂环境可选择 大气气氛或惰性气体气氛，或真空下进行）。
⑤涂层表面粗糙度低。 ⑥喷涂距离可在较大范围内变动，而不影响 喷涂质量。 ⑦可得到比爆炸喷涂更厚的涂层，残余应力 也得到改善。 ⑧喷涂效率高，操作方便。 ⑨噪音大（大于120dB），需有隔音和防护 装置。
三 电弧类喷涂
1、电弧喷涂：
电弧喷涂：在两根焊丝状的金属材料之间产生 电弧，因电弧产生的热使金属焊丝逐渐熔化，熔化 部分被压缩空气气流喷向基体表面而形成涂层。电 弧喷涂按电弧电源可分为直流电弧喷涂和交流电弧 喷涂。直流：操作稳定，涂层组织致密，效率高。 交流：噪音大。电弧产生的温度与电弧气体介质、 电极材料种类及电流有关（如Fe料，电流280安，电 弧温度为6100K）。但一般来说，电弧喷涂比火焰喷 涂粉末粒子含热量更大一些，粒子飞行速度也较快， 因此，熔融粒子打到基体上时，形成局部微冶金结 合的可能性要大的多
热喷涂原理及介绍
热喷涂原理及介绍1.热喷涂原理及介绍热喷涂技术是表面工程领域的重要技术之一，它的原理是利用各种不同的热源，将预喷涂的各种材料如金属、合金、陶瓷、塑料及其各类复合材料加热至熔化或熔融状态，借助气流的高速雾化形成微粒雾流沉积在已预处理的工件表面形成堆积状,与基体紧密结合的涂层。
而将Ni-Cr-B-Si系列喷涂层进行重熔处理形成的具有冶金结合特征的涂层称为喷熔层或重熔层。
热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料，如硬质合金、陶瓷、金属、石墨和尼龙等，形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层。
该技术还具有工艺灵活、施工方便、适应性强及经济效益好等优点，被广泛应用于宇航、机械、化工、冶金、地质、交通、建筑等工业部门，并获得了迅猛的发展。
从喷涂材料进入热源到形成涂层称喷涂过程，一般经历四个阶段既加热、雾化、飞行和沉积。
首先是喷涂材料被加热熔化或软化阶段。
当端部材料进入热源的高温区域，即被加热，形成熔滴，进而形成的熔滴，在外加压缩气流或热源自身射流的作用下，雾化成细微的熔粒。
第二阶段熔粒流飞行过程中，被加速。
当这些具有一定温度和速度的颗粒以一定的动能冲击基材表面，产生强烈的碰撞，在碰撞瞬间，颗粒的动能转化成热能传给基材，并沿凹凸不平的表面产生变形，变形的颗粒迅速冷凝并产生收缩，呈扁平状连续不断地沉积在基材表面，从而形成涂层。
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。
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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。