熱噴涂技術(shù)是涂覆工藝，其中熔化（或加熱）的材料噴涂到表面上。 “原料”（涂料前體）通過電（等離子體或電弧）或化學(xué)方式（燃燒火焰）加熱。

與其他涂覆工藝（例如電鍍 ， 物理和化學(xué)氣相沉積）相比，熱噴涂可以在高沉積速率下在大面積上提供厚涂層（大約厚度范圍為20微米至幾毫米，取決于工藝和原料）。 可用于熱噴涂的涂料包括金屬，合金，陶瓷，塑料和復(fù)合材料。 它們以粉末或線材形式進(jìn)料，加熱至熔融或半熔融狀態(tài)并以微米尺寸顆粒的形式朝向基材加速。 燃燒或電弧放電通常用作熱噴涂的能量源。 通過許多噴涂顆粒的積累制備所得涂層。 表面可能不會顯著升溫，從而允許涂覆易燃物質(zhì)。

涂層質(zhì)量通常通過測量其孔隙率 ， 氧化物含量，宏觀和顯微硬度 ， 粘合強(qiáng)度和表面粗糙度來評估。 通常，涂層質(zhì)量隨著顆粒速度的增加而增加。

有幾種不同的熱噴涂方式：

等離子噴涂

爆轟噴涂

電弧噴涂

火焰噴涂

高速氧 - 燃料涂層噴涂（HVOF）

高速空氣燃料（HVAF）

溫暖噴涂

冷噴涂

在經(jīng)典（1910年至1920年之間開發(fā)）但仍然廣泛使用的工藝如火焰噴涂和電弧噴涂中，顆粒速度通常較低（<150m / s），并且原材料必須熔化以沉積。 20世紀(jì)70年代開發(fā)的等離子噴涂采用電弧放電產(chǎn)生的高溫等離子體射流，典型溫度> 15000 K，可以噴涂耐火材料，如氧化物， 鉬等。

系統(tǒng)概述

典型的熱噴涂系統(tǒng)包括以下內(nèi)容：

噴槍（或噴槍） - 執(zhí)行熔化和加速待沉積顆粒的核心裝置

進(jìn)料器 - 通過管子向火炬供應(yīng)粉末 ， 電線或液體 。

介質(zhì)供應(yīng) - 用于產(chǎn)生火焰或等離子體射流的氣體或液體 ，用于攜帶粉末的氣體等。

機(jī)器人 - 用于操縱割炬或待涂層的基板

電源 - 通常為火炬獨立供電

控制臺 - 集成或單獨用于上述所有操作

爆轟熱噴涂工藝

爆震槍由一個長水冷桶組成，帶有用于氣體和粉末的入口閥。 將氧氣和燃料（最常見的乙炔）與粉末一起加入桶中。 火花用于點燃?xì)怏w混合物，并且所產(chǎn)生的爆炸加熱并加速粉末通過槍管達(dá)到超音速。 在每次爆炸后，使用氮氣脈沖吹掃槍管。 這個過程每秒重復(fù)多次。 熱粉末顆粒與基材撞擊時的高動能導(dǎo)致非常致密且堅固的涂層的積累。

等離子噴涂

電線火焰噴涂

在等離子噴涂工藝中，待沉積的材料（原料） - 通常作為粉末 ，有時作為液體 ，懸浮液或線材 - 被引入等離子體噴槍中 ，從等離子體噴槍發(fā)出。 在溫度大約為10,000K的射流中，材料熔化并推向基板。 在那里，熔融的液滴變平，迅速凝固并形成沉積物。 通常，沉積物作為涂層保持粘附在基材上; 也可以通過移除基板來制造獨立部件。 存在大量影響顆粒與等離子體射流和基底的相互作用的技術(shù)參數(shù)，因此影響沉積性質(zhì)。 這些參數(shù)包括原料類型，等離子氣體成分和流速，能量輸入，火炬偏移距離，基板冷卻等。

存款屬性

沉積物由大量薄餅狀的“ 薄片 ”組成，稱為薄片 ，由液滴變平形成。 由于原料粉末通常具有從微米到高于100微米的尺寸，所以薄片具有微米范圍的厚度和幾個到幾百微米的橫向尺寸。 在這些薄片之間，存在小的空隙，例如孔隙，裂縫和不完全粘合的區(qū)域。 由于這種獨特的結(jié)構(gòu)，沉積物可具有與散裝材料顯著不同的性質(zhì)。 這些通常是機(jī)械性能，例如較低的強(qiáng)度和模量 ，較高的應(yīng)變耐受性以及較低的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性 。而且，由于快速凝固 ，沉積物中可存在亞穩(wěn)相 。

應(yīng)用

該技術(shù)主要用于在結(jié)構(gòu)材料上生產(chǎn)涂層。 這種涂層提供高溫保護(hù)（例如用于廢熱管理的 熱障涂層 ）， 腐蝕 ， 腐蝕 ， 磨損 ; 它們還可以改變表面的外觀，電氣或摩擦學(xué)性能，更換磨損的材料等。當(dāng)噴涂在各種形狀的基板上并移除時，可以生產(chǎn)板，管，殼等形式的獨立部件。 。 它也可用于粉末加工（球化，均質(zhì)化，化學(xué)改性等）。 在這種情況下，不存在用于沉積的基底，并且顆粒在飛行期間或在受控環(huán)境（例如，水）中固化。 這種帶有變化的技術(shù)也可用于產(chǎn)生適合于骨向內(nèi)生長的多孔結(jié)構(gòu)，作為醫(yī)用植入物的涂層。 可以將聚合物分散氣溶膠注入等離子體放電中，以便將該聚合物接枝到基板表面上。該申請主要用于改變聚合物的表面化學(xué)。