熱噴涂技術原理及其應用熱噴涂技術原理及其應用摘要：對于一些超薄零件，在其表面噴涂具有高強度、硬度較高耐磨性的陶瓷涂層，增加零件的耐磨性。熱噴入技術是制備涂層的主要方法，目前正迅速應用到民用工業領域。本文主要介紹了熱噴涂工藝的特點、噴涂方法的種類及其技術以及熱噴涂技術的應用概況,并對熱噴涂技術的發展方向給予了展望。字：表面工程熱噴涂涂層火焰噴涂磨蝕和磨損是造成材料和零部件失效的主要原因。據有關資料介紹，發達國家每年由腐蝕和磨損所造成的損失約占國民經濟總產值的4%~5%，而全世界每年億人民幣。隨著現代科學技術和現代工業發展，對各種設備零件的表面性能提出了更高的要求，特別是在一些特殊條件下工作的零件表面的耐磨性、耐蝕性及高溫氧化性等。因此改善材料表面性能，不僅可以有效地延長零件的使用壽命、節約資源，更有利于社會的發展[1]。表面工程是21世紀工業發展的關鍵技術之一，表面技術分為表面改性技術、薄膜技術和涂層技術三大類，而熱噴涂技術是表面工程領域中十分重要的技術，約占表面工程技術的1/3，是國外50年代發展起來的一項機械零件修復和預保護的新技術。它可以使各種機械設備車輛的零部件使用壽命延長。使報廢的零、表面物理、表面化學、流體力學、傳熱學、等離子物理及計算機等學科的交叉邊緣科學[2]。熱噴涂技術有兩大突出特征:一是噴涂粉末的成分不受限制,可根據特殊要求予以選擇；二是熱噴涂過程中工件溫度可保持在100-260℃,從而減少了變形氧化和相變等,使材料本身的性能不被破壞或損失，這些特征以及熱噴涂涂層所具備的耐熱、耐蝕、耐磨、抗氧化、絕緣、隔熱等特殊功能,使熱噴涂技術得到迅速發展。在選擇一種涂層技術時應該考慮到涂層技術的經濟性和技術性能，要在整個系統中考慮到表面涂層或其他表面改性和處理的方法，要知道表面要求的功層自身的技術問題和經濟性，涂層的使用壽命和優點，而不僅僅是涂層的生產涂層可以對材料表面性能(耐磨性、耐蝕性、耐熱性等)進行強化或再生，起到保護作用，并對因磨損腐蝕或加工超差引起的零件尺寸減小進行修復。同時，還可以賦予材料表面以特殊性能(電、光、磁等)。現在生產實際中應用比較廣泛的方法主要有火焰噴涂法(包括線材火焰噴涂、粉末火焰噴涂、超音速火焰噴涂、爆炸噴涂等)、等離子弧噴涂和電弧噴涂。基于熱噴涂市場的巨大潛力及其社會效益和經濟效益，在世界范圍內，熱噴涂技術受到極大關注。熱噴涂技術是是表面工程的重要組成部分，與其他表面技術相比，熱噴涂技1.涂層的基體材料幾乎不受限制，如金屬材料、無機材料(玻璃、陶瓷)、有機材料(包括木材、布、紙類)等；2.基材性能不變化，除火焰噴熔工藝外，噴涂過程中基材受熱溫度低，不發生組織性能變化、變形小；3.施工對象的尺寸和形狀不受限制，因此適用于不同領域，小至塞規、大至鋼4.噴涂厚度可在較大范圍內變化。5.涂層材料種類廣泛，如金屬及其合金、陶瓷、塑料以及它們的復合材料；目前，熱噴涂技術已經越來越受到人們的重視。國外學者預測，在20世紀末全]。2熱噴涂技術熱噴涂技術是材料科學領域內表面工程學的重要組成部分，它是一種表面強op熱噴涂是(粉末或線桿)經熱源(火焰或電弧)加熱至融化或半融化態，用高壓氣流令其霧化并噴射于工件上，塑態霧化金屬粒子以很高速度打到工件表面成片層狀結構堆積成涂層[4]。通過金屬基體表面噴涂一涂層使金屬具有耐磨、耐蝕、高溫、耐磨、耐腐蝕等部件的預保護、功能涂層的制備及對失效部件的修復等特殊方法。火焰噴涂就是以氣體火焰為熱源的熱噴涂。目前，火焰噴涂按火焰噴離子噴涂涂層的特征直接取決于到達基底的粉末顆粒的參數。因此,幾年來,發展了許多不同的技術來測量顆粒尺寸、速度和溫度分布。涂層與基體的結合機理目前尚無公認的定論，通常認為有以下幾種：機械結1.機械結合飛向基材的熔融粒子撞擊基材表面形，鋪展成扁平狀的液態薄片覆蓋并緊貼基材表面的凸凹點上，在冷凝時收縮咬住凸點，形成機械結合。2.物理結合當高溫、高速的熔融粒子撞擊基材表面后，緊密接觸的距離達到原子晶格常數范圍時，就會產生范德華力而形成物理結合。3.擴散結合當熔融的噴涂材料高速撞擊基材表面形成緊密接觸時，由于變形、高溫等作用，在涂層與基體間有可能產生微小的擴散，增加涂層與基材間的結合強度。4.冶金結合在噴涂放熱型噴涂材料時，基材表面的微區內接觸溫度可達基材的熔點，就有可能使熔融粒子與基材間形成微區的冶金結合。近年來，熱噴涂技術取得了很大進步，熱噴涂的工藝和設備以及材料也都有熱噴涂材料的發展熱噴涂材料的發展大致經歷了三個階段。以金屬和合金為主的粉末和線材，主要包括鋁、鋅、鎳、鈷和鐵等到自熔合金粉末，并先后發展了耐磨、耐高溫、抗燃氣腐蝕及隔離熱等陶瓷和金屬陶瓷涂層材料，使熱噴涂技術開始從簡易維修車間步入宇航和飛機等高技術產業領域[6]。70年代中期出現的一系列的復合粉和自粘結噴涂粉，80年代又出現了用于電弧噴涂的夾芯焊絲，其特征是材料成分與在各種新型、優質熱噴涂技術不斷涌現的情況下,熱噴涂材料已成為制約熱噴涂技術應用和發展的關鍵。熱噴涂材料的分類和發展概況列于表。通常按材料形態有噴涂粉、絲材、粉芯絲材等;按材料種類有金屬及特殊金屬材料、有機聚合物材料、陶瓷材料、生物材料;按涂層結構有納米涂層材料、合金涂層材料、非晶態涂層材料以及由這些材料復合構成的復合涂層材料。目前,為了滿足對材料多功能、高性能等的要求,多種材料的復合、納米材料、新型合金或非晶材料的使用成為熱噴涂材料發展的主要趨勢。表熱噴涂材料概況GENERALSITUATIONOFTHERMALSPRAYMATERIALS單單一材料金屬或合金陶瓷(氧化物)高硬度金屬物鋁化物納米級晶體準晶體非晶體等系統材料多層熱障涂層(TBC)雙層涂層多層涂層梯度功能智能材料等復合材料MMCSCMCS涂層材料現有材料新開發材料陶瓷材料因其優異的高溫性能而成為熱噴涂技術中常用的一種噴涂材料。表列出部分陶瓷涂層的性能和應用情況。這類材料主要用于高溫部件(發動機等)的腐蝕、氧化及磨損防護。WC基金屬陶瓷涂層材料適宜于各種磨粒、沖蝕和滑動磨損的防護。下面是我們所用的陶瓷噴涂材料的簡介。表陶瓷材料涂層CERAMICMATERIALCOATING22層制備方法大氣等離子32金屬陶瓷涂層空氣等離子噴涂和爆炸噴涂等方法等離子噴涂等離子噴涂瓷涂層等離子噴涂等離子噴涂熱噴涂技術分類與特點性能優異的防腐和抗氧化性能高溫穩定性好、硬度高、熱膨脹系數與鋼接近,在高溫各種載荷和速度下均表現出優異的抗磨性和摩擦系數穩較高的抗磨和抗腐蝕性能高的合金穩定性和高的抗氧化性應用惡劣工況下防腐和抗氧化保護高溫抗氧化、磨損如高溫密封系統和汽輪機耐沖刷,高能鐵道制動器部件切削刀具切削刀具提高材料高溫壽命和性能熱噴涂是利用熱源將噴涂材料加熱熔化或軟化，靠熱源的動力或外加的壓縮氣流，將熔滴霧化并推動熔粒成噴射的粒束，以一定的速度噴射到基體表面形成涂層的工藝方法[7]。一般認為，熱噴涂過程經歷4個階段，即噴涂材料加熱熔化階段、熔滴霧化階段、霧化顆粒飛行階段和噴涂層形成階段。根據所用的不同熱源，熱噴涂技術分為火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、高速火焰噴涂(HVOF)和其他噴涂技術等多種方法。(1)火焰噴涂火焰噴涂是最早得到應用的一種噴涂方法。它以氧氣－燃氣火焰作為熱源，噴涂材料以一定的傳送方式送入火焰，并加熱到熔融或軟化狀態，然后依靠氣體或火焰加速噴射到基體上。火焰噴涂根據噴涂材料的不同，又可分為絲材火焰噴涂、粉末火焰噴涂和棒材火焰噴涂幾種。火焰噴涂具有設備簡單，操作容易，工藝成熟，投資少等優點。新型火焰噴涂槍可以噴涂各種金屬、陶瓷、金屬加陶瓷的復合材料、各種塑料粉末材料的涂層。盡管等離子和HVOF/HVAF超音速以及爆炸噴涂的涂層優于常規火焰噴涂，但由于投資大、操作控制系統復雜、設備笨重、無法現場施工，應用范圍受到極大限制，在在防腐和維修市場難以推廣普及，新型火焰噴涂設備與技術和超音速電弧噴涂設備與技術在防腐和修復市場中永遠是主要技術力量。(2)電弧噴涂電弧噴涂是高效率、高質量、低成本的一項工藝，是目前熱噴涂技術中最受重視的技術之一。電弧噴涂是將2根被噴涂的金屬絲作為自耗性電極，分別接通電源的正負端，在噴槍噴嘴處，利用兩金屬絲短接瞬間產生的電弧為熱源熔化自身，借助壓縮空氣霧化熔滴并使之加速，噴射到基體材料表面形成涂層。電弧噴涂具有如下優點：①熱效率高、對工件的熱影響小。一般火焰噴涂的熱效率只有5%~15%，電弧噴涂將電能直接轉化為熱能熔化金屬，熱能利用率可高達60%~70%。電弧噴涂時不形成火焰，因而在噴涂過程中工件始終處于低溫，避免了工件熱變形；②可獲得優異的涂層性能。電弧噴涂技術可以在不使用貴重底材的情況下得到較高的結合強度，采用適當的噴前粗化處理方法，噴涂層與基本結合強度可達普通火焰噴涂層的2倍以上。使用2根成分不同的金屬絲還可以制備出假合金涂層，以獲得具有獨特綜合性能的涂層；③生產率高。電弧噴涂的生產效率正比于噴涂電弧電流，當電弧電流為300A時，噴涂鋅為經濟性好。電弧噴涂能源利用率高，而且電能的價格遠遠低于燃氣價格，施工成電弧噴涂技術的應用已經在各行各業取得了顯著成效。利用電弧噴涂在鋼鐵構件上噴涂鋅、鋁涂層，可對鋼構件進行長效防腐防護，例如我國南海地區由于礦、河南鐵王溝煤礦等井筒鋼結構進行電弧噴涂防腐防護，預計壽命在30a以上。電弧噴涂作為一種優質的修復技術，在機械零件上噴涂碳鋼、鉻鋼、青銅、巴氏合金等材料，用于修復已磨損或尺寸超差的部位，已在機械維修和機械制造業得以應用。采用該技術修復造紙烘缸、修復大馬力發動機曲軸也已取得明顯成效；制備裝飾涂層和功能涂層也是電弧噴涂技木應用的另一重要領域，例如在電容器上噴涂導電涂層，在塑料制品上噴涂屏蔽涂層，在內燃機零件上制備熱障涂層，在石頭、石膏等材料上噴涂銅、錫、鋁等金屬進行裝飾等等。(3)等離子噴涂等離子噴涂是熱源為等離子焰流(非轉移等離子弧)。由放電弧產生的電弧等離子體溫度可達20000K。加熱噴涂材料(粉)到熔融或高塑性狀態，并在高速等離子焰流(工作氣體為氮氣和氫氣或氬氣和氫氣)載引下，高速撞擊到工件表等離子噴涂是采用非轉移弧為熱源，噴涂材料為粉末的噴涂方法。近十幾年來等離子噴涂發展很快，目前已開發出大氣等離子噴涂、可控氣氛等離子噴涂、溶液等離子噴涂、等噴涂技術，等離子噴涂已成為熱噴涂技術中的最重要的一項工藝方法，這些新技術在工業生產上的應用日益顯示出優越性和重要性。等離子噴涂的噴涂材料范圍廣，涂層組織細密，氧化物夾渣含量和氣孔率都較低，氣孔率可控制到2%~5%，涂層結合強度較高，可達60MPa以上。該噴涂技術主要用于制備質量要求高的耐蝕、耐磨、隔熱、絕緣、抗高溫和特殊功能涂層，已在航空航天、石油化工、機械制造、鋼鐵冶金、輕紡、電子和高新技術等領域里得到廣(4)高速火焰噴涂(HVOF)和其他噴涂技術高速火焰噴涂目前主要指超音速火焰噴涂[8]，有時人們也將爆炸噴涂認為是高速火焰噴涂的一種。高速火焰噴涂技術，將燃氣(丙烷、丙稀或氫氣)和氧氣輸入并引燃于燃燒室，借助于氣體燃燒時產生的高溫和高壓形成的高速氣流，加熱熔化噴涂粉末并形成一束高速噴涂射流，在工件上形成噴涂層。高速火焰噴涂火焰中加熱時間長，受熱均勻，能形成良好的微小熔滴；噴涂粉粒主要在噴涂槍中加熱，離開噴槍后飛行距離短，因而和周圍大氣接觸時間短，在噴涂過程中幾乎不和大氣發生反應，噴涂材料不受損害，微觀組織變化小，這對噴涂碳化物材料特別有利，可避免分解和脫炭。基于以上特點，高速火焰噴涂獲得的涂層光滑，致密性好，結合強度高。涂層空隙率可小于%，結合力可達100MPa以上。被廣泛用于制備高致密性、高結合強度、低孔隙率要求的涂層。例如噴涂WC-12%Co，涂層幾乎沒有氣孔，而且硬度高，加工后可達鏡面。但是，由于高速火焰噴涂的設備及噴涂材料等成本太高，不適合我國國情，限制了其在我國的應用。同樣，爆炸噴涂和激光噴涂也是由于這個原因限制其推廣應用。3熱噴涂粉芯線材的發展粉芯絲材的特點粉芯線材(CoredWire)也稱為管狀絲材或藥芯絲材，是由金屬外皮加上不同類型的金屬、合金粉末、陶瓷及非金屬化合物粉末等構成，因此它同時具有熱噴涂粉末與實芯絲材兩種材料的特點。實芯絲材是經過熔煉、澆注、拔絲等工序是：成分調節困難，調節成分時必須改變熔煉合金系統的成分，然后經過熔煉、時尤為困難。而且對于特殊的合金材料，往往不能加工成線材，因此，實芯絲材工性能的限制。金元素的加入量，受到粉末粒度、比重以及加粉系數的影響。粉芯絲材加粉系一般為加20%~50%左右，一些高合金的絲軋制困難，使噴涂層的合金成分也受到一定的限制[9]。粉末材料的特點是成分調節容易，只要改變粉末成分，就能獲得各種特殊性粉芯線材結合了粉末與實芯絲材的優點，克服了它們各自的不足，既能方便的根據涂層成分要求來調節線材成分，以獲得各種成分的涂層，同時加工方便，質量好、成本低、使用設備簡單、操作方便，因此粉芯線材的研究前景非常廣闊[10]。粉芯線材的加工工藝軋拔繞Flowdiagramofcoredwireprosessing混裁Fig.配選稱包裁帶軋帶加粉拔絲圖粉芯線材軋制過程示意圖[11]Fig.Schematicdiagramoftherollingprogessofcoredwire粉芯線材的制作包括配粉、混粉、軋絲、拔絲、繞絲、包裝等工序。一般先將10mm×冷軋鋼帶或鎳帶、鋁帶等通過成型輥彎曲成U型斷面，將稱量好的藥芯粉末通過送粉器填充到U型槽中，然后將填充后的帶材通過成型輥進行密閉并壓緊絲材，封閉后的絲材通過拔絲模進行逐級拉拔減徑，拉拔后絲材成品一般為Φ2mm。粉芯線材的加工流程圖和軋制過程分別如圖和圖所示。粉芯線材的發展與應用粉芯線材的研究最早始于60年代，初始目的是為了克服冶金方面的限制。功，因為當時粉芯線材剛度差，送絲困難。到了80年代，才克服了這一主要缺點，使金屬粉芯線材在熱噴涂領域有了較大發展[12]粉芯線材制備了耐磨涂層，并認為采用粉芯線材電弧噴涂能獲得與等離子噴涂層相當的耐磨涂層。此外，還將稀土元素加入到粉芯線材中，研究了稀土元素對涂層性能的影響。隨后美國、日車身修理、鍋爐等方面；英國金屬股份有限公司研制了Stelloy35、50、51三種既能提高涂層強度又能改善涂層完整性的粉芯線材；韓國將鎳基、鈷基自熔合金、鐵基非晶合金、陶瓷合金用于粉芯線材，熱噴涂修復達到了抗氧化、耐硫化、耐熔鹽均佳的效果；粉芯線材在電弧噴涂上的應用。到了90年代初，粉芯線材進入商品化階段，新型粉芯線材層出不窮，大大促進了電弧噴涂的發展，特別是美國，近年來已經開發了多種耐磨、耐腐蝕熱噴涂粉芯線材，并已廣泛應用于造紙、電力、化學、汽車制造等工業領域。從目前國內的情況來看，近年來，北京有色金屬研究總院、北京工業大學、裝甲兵工程學院在熱噴涂粉芯線材的研制和推廣方面作了大量的工作。其中北京有色金屬研究總院首先研制出噴涂用Ni-Al打底復合絲；全軍裝備表面工程中心年開始，在熱噴涂粉芯線材的研究和開發方面作了大量的工作，研制出超低碳奧度型以及防滑耐磨型等，所研制的粉芯線材噴涂工藝性能良好、噴涂質量好、成本低，已廣泛應用于油田、礦山、電廠、汽車制造等工業領域[13]。粉芯絲材應用的另一個重要領域是冶金行業。在該領域將粉芯絲通常稱為包已廣泛應用，在降低優質鋼材生產成本方面，作用十分明顯，其用量也相當大，幾乎與藥芯焊絲用量持平。但在我國除少數幾個中小型冶金企業在孕育方面有少量應用外，在另外兩個重要也是主要應用領域兒乎是空白，由于研究費用投入巨大，應用研究的報道也極少見到、除此之外，利用粉芯絲制備技術制備雙金屬絲(金屬外皮包另一種金屬絲)，在我國冶金行業作為稀土元素微量合金化的應用研究有少量試驗研究[14]。在各種熱噴涂工藝中，電弧噴涂工藝是一種最適合用于鍋爐現場修復的工藝。粉芯線材的應用推動了電弧噴涂工藝的發展，選用具有優異耐磨耐蝕性能的陶瓷粉末配以一定性能的金屬外皮構成的粉芯線材，更加拓寬了電弧噴涂的應用范圍，這種金屬/陶瓷的復合涂層在循環流化床鍋爐的防護領域具有巨大的應用4涂層設計和制備方案涂層的設計基本原理采用熱噴涂技術提高機器設備的耐磨損性、耐磨蝕等性能使得熱噴涂越來越引起人們的重視，并在各個領域獲得越來越廣泛的應用。但是因其材質、形狀、大小及其應用環境、服役條件等存在很大差別，要想成功采用熱噴涂涂層來解決所面臨的問題，必須遵循特定的過程[15]。最重要的有以下五個關鍵過程：2)合理進行涂層設計，包括正確選擇噴涂材料、設備、工藝、以及遵循嚴格的涂層質量評價體系等。3)優化涂層制備工藝。4)嚴格控制涂層質量。5)涂層技術的經濟可行性分析。涂層設計起著承上啟下的作用，是采用熱噴涂技術成功解決實際問題的基礎，是所有環節中最重要的環節之一。在進行噴涂設計時，主要考慮涂層所涉及到的各個環節，具有明顯的系統特性。因此，為了獲得滿足使用性能要求的涂層，在進行噴涂前必須進行周密、合理的涂層設計。我們所研究的是在紙機涂布刮刀，涂層的主要目的是增強刮刀表面的耐磨性。由于不同的噴涂方法和噴涂材料加之國內外的技術水平的差異，結合強度、硬度、厚度、孔隙、耐磨性等沒有特定的限制，借此可以選擇出經濟、實用的噴涂方法和噴涂材料。.材料的選擇涂層材料的選擇非常關鍵，因為在熱噴涂中粉末的粒度、形狀對涂層質量也有著較大的影響。有些設備的表面形狀和表面光潔度要求非常嚴，噴涂后必須進行表面精磨處理。如果粉末粒度太細，難以噴涂，粒度太粗，則噴涂后精密加工的作用下一粒一粒的脫落。這樣，涂層在精磨后的表面粗糙度和涂層材料的粒度是相關聯的，合理選擇材料對于涂層的后續加工非常關鍵。一般熱噴涂材料的選擇必須滿足如下基本要求：1.必須滿足熱噴涂涂層耐磨、耐蝕等的性能的要求。2.在噴涂火焰的高溫焰流中，具有良好的熱穩定性或化學穩定性。不會發生氧化、揮發、升華而變質，不會發生有害的晶型轉變。3.不會與基體發生有害的化學反應。4.與基體材料或底層涂層有良好的匹配適應關系。5.熱噴涂材料的工藝性能滿足熱噴涂的工藝要求。粉末狀熱噴涂材料的流動性、粒度和粒度分布、松裝密度等應滿足粉末等離子噴涂的工藝的要求，粉末應該干6.熱噴涂材料的毒性、易燃性、爆炸性等必須符合安全衛生和環境保護的要求。粘結底層(打底層的選擇)當需要在基體上噴涂陶瓷涂層工作層時，由于晶體結構和熱物理性能等方面與金屬材料存在相當大的差別，有必要先在基體上噴涂一層合金粘結底層，提高表面陶瓷涂層與基體金屬之間的結合強度的同時，還可以緩解兩者之間物理性能差別。因此噴涂前選擇合適的打底層是非常必要的。常用的粘結底層噴涂材料有以下性能特點：與基體表面結合強度高，甚至可以產生微區冶金結合；具有抗氧化、耐腐蝕能力；涂層表面具有合適的粗糙度；具有合適的物理性能。在進行涂層設計時，針對粘結底層的選擇，應考慮基材物理性能特點和具體工況條件下謹慎選擇。主要考慮以下兩個方面的因素影響：粘結底層與基體材料的相容性；粘結底層的工況條件。涂層制備由于熱噴涂涂層與基體結合的主要以物理及機械鑲嵌結合為主，涂層與基體的結合質量與基體表面清潔度和粗糙度有直接相關。因此表面預處理成了整個熱噴涂作業中最重要的一個環節。進行表面制備的是需要考慮兩個重要因素:第一個是基體材料；第二個是噴涂材料。在生產實際中，應根據零件的表面狀態來選用合適的噴涂工藝，在保證涂層質量的前提下，盡可能采用簡化的表面預處理工藝，以降低涂層成本。表面凈化是實施熱噴涂前基體表面制備(處理)的第一步，主要用于除去所有熱噴涂表面的污垢，包括氧化皮，油漬、油脂、和油漆等。將污垢去除之后，清潔表面要一直保持，所有噴涂表面都應小心保護。表面除油采用機械或化學的方法可除去待噴涂工件表面的油漬。采用溶劑法或堿性清洗劑法。溶劑法是采用溶劑汽油、三氯乙烯或四氯化碳等擦洗；堿性清洗劑以氫氧化鈉、磷酸鈉、碳酸鈉和鈉的硅酸鹽為主，浸洗時濃度為50~75g/L，2.侵蝕(浸蝕)酸浸或堿侵蝕是一種比較強烈的表面凈化過程。主要用于除去零件表面的油污、銹蝕產物、和氧化膜等。3.擦刷當只需要局部沖洗時，可采用用于手工金屬絲或電動金屬絲刷電動金屬絲來完成，主要借助金屬絲的劃痕來達到清潔表面的效果，4.4.2.表面粗化清洗之后，可采用多種方法對表面進行粗化處理，其中最常見的有兩種，即噴砂粗化處理和電火花拉毛粗化處理。我們選用噴砂粗化采用壓力式噴砂法。噴砂磨料為棕剛玉，磨料粒度~1.5mm。正確的粗化處理與清洗過程同樣重要。在熱噴涂過程中，處于熔融或半熔融粘附到工件表面。經粗化處理的表面，有助于涂層的機械結合。粗化可以使表面處于壓應力狀態，使變形粒子之間形成相互鑲嵌連鎖疊層(或層次)結構。可增大結合面積，凈化表面。4.4.3.預熱處理(2)涂層耐磨性要求這是表面處理工序的最后一道工序，一般在噴涂前進行，以使工件表面獲得具有一定溫度、又新鮮的基體表面，預處理有利于提高涂層與基體的之間的結合強度。實踐證明恰當的預熱處理不僅對提高結合強度有利，而且能明顯的改善提高涂層工作壽命。預熱方法有爐內預熱和噴槍焰流預熱，我們采用噴槍預熱。預熱時要注意焰流不能太靠近工件表面，避免工件表面驟熱現象，也不應產生加熱不均勻的現象，這兩種現象的出現不僅不會提高涂層的結合強度而且會降低涂層與基體的之間的結合強度。4.4.4.涂層制備要得到質量優良的涂層，其制備過程不僅限于噴涂工藝參數的優化與控制，還涉及到工況條件分析、基體材料的選擇、基體預處理、粘結材料的選擇、預處理、粘結材料的選擇、噴涂材料的選擇、噴涂設備的選擇、涂層性能的檢測及考核等環節。每個環節都會影響涂層的質量。我們所設計的涂層主要是耐磨硬涂采用熱噴涂技術可以增大軟基體的或已發生磨損的基體的耐磨損性能。耐磨涂層的性能要求:(1)涂層結合強度要求對耐磨涂層的首要要求就是確保涂層與基體有足夠的結合強度，為此基體材料與涂層材料的選擇與設計應以確保涂層的牢固結合為前提。基體無變形、涂層與基體材料的彈性模量匹配性、涂層與基體材料的剛性匹配、熱膨脹系數的匹配性、涂層與基體材料之間的親和力。在保證涂層基體有足夠的牢固的結合條件下，才能進一步提出對涂層耐磨性要求如涂層硬度、耐高溫磨損性能(良好的紅硬性)、耐磨蝕磨損性能、涂層顆粒之間的結合強度。4.4.5.涂層后處理噴涂之后還必須對涂層進行精加工處理。對于耐磨涂層磨削是唯一的精加工方法。一般來講，噴涂粉末越細、涂層的孔隙率越低、涂層越均勻，磨削加工后的表面粗糙度越好。考慮涂層的種類、硬度、工件的大小與形狀、磨削量、表面粗糙度要求、磨床類型等因素我們選擇合適的砂輪。封孔處理：用于磨損試驗的試塊，在涂層噴涂完畢后要涂刷封孔劑，封孔劑采用含硅樹脂的高溫有機封閉涂料。刮刀陶瓷涂層表面一般用聚四氟乙烯作表面加添處理借以提高刮刀的使用性能。5熱噴涂技術在現代工業中的應用現代汽車工業中的應用現代汽車要求高性能、低能耗、低污染、高安全性及智能化，這就對汽車用材料提出了更高度的要求，既要保持材料本身的高強度又要對零部件表面賦予特殊性能。熱噴涂技術的引入給汽車制造工業帶來了新活力。要采用鍍鉻環。鍍鉻環有良好的耐磨性，但其抗熔著磨損性能很差，對污染物的處理很困難。但采用熱噴涂技術，不但解決了熔著磨損問題，而起污染小。活塞環采用火焰噴涂金屬Mo涂層，國內已建立了噴涂涂層生產線。此外，可采用熱噴涂技術的典型汽車零件見表。表熱噴涂典型零件部件零件涂層性能涂層材料耐磨損Cr13、碳鋼搖臂耐磨損、儲油缸套耐高溫磨損23消音器耐腐蝕Al活塞冠頂抗熱沖擊232剎車片耐摩擦陶瓷、復合材料耐磨損Mo氣門耐磨損Mo、Cu、Al渦輪增壓器壓縮機減摩Al-Si+聚合物現代電力行中的應用熱噴涂技術在電力行業最典型的應用是鍋爐四管(水冷壁管、過熱器管、再熱器管和省煤器管)的表面防護。鍋爐“四管”工作在高溫、高壓、煙氣腐蝕以及磨粒沖蝕的惡劣環境下，管給電廠的安全運行帶來了很大的影響。目前解決該問題的有效途徑便是熱噴涂技證7~10年，涂層平均年消耗量小于0.03mm。全世界已有200多臺鍋爐應用，涂層總面積達5萬平方米，僅鍋爐維修費就節約數千萬美元。此外，還有瑞典采用32NiCr合金粉，這些涂層都具有良好的耐高溫抗腐蝕磨損性能，并成功應用于鍋爐NiCrFeCrNiFeCrAl金涂層，其中裝甲兵工程學院研制的SL30涂層與美國TAFA公司的45CT涂層性能相當，但成本大大降低，逐步推廣應用[16]。此外，熱噴涂技術在風機、汽輪機、測溫部件也獲得了大量應用。如風機葉32測溫用熱電偶采用等離子噴涂Ni-Al、Fe-Al金屬間化合物涂層等[17]。石化工業中的應用石化機械零部件承受著腐蝕介質和機械磨損的雙重作用，加速了機械零件表面的腐蝕磨損，因此對零部件的表面有特殊要求。據調查，我國石化工業每年因磨損和腐蝕所造成的直接經濟損失達數億元。采用熱噴涂技術修復和強化的石化機械零部件主要有以下幾種：(1)抽油泵柱塞、泥漿泵缸套、石油鉆桿鉆頭、抽油桿等采用等離子噴涂技術在柱塞表面噴涂AT13陶瓷涂層，在含砂井中的運行時WC或等離子噴焊高鉻鑄鐵型材料，可顯著提高使用壽命；石油鉆桿鉆頭采用爆炸抽油桿，抽油桿抗腐蝕能力得到提高，但成本顯著降低。儲油罐及化工容器，常受大氣、油、泥漿和鹽水的腐蝕，采用電弧噴涂18-8180℃~250℃，表面等離子噴涂ZrO熱障涂層，熱效率提高約8％。2地面煙氣輪機是石化工業中十分重要的能源設備，其部件受到高溫高壓、巨大的離心力、氣流激振力、腐蝕和振動的綜合作用，極易受到損傷和損壞，使用壽命只有2~12個月。采用等離子噴涂技術噴涂合金粉末，可提高動、靜葉片的抗沖蝕磨損性能，從而延長煙氣輪機的使用壽命。其他方面的應用5.4.1航天發