聊聊热喷涂技术在各个行业的应用方式及涂层材料选择

　　热喷涂技术是利用热源加热喷涂材料熔化或半熔化，并以一定速度喷涂沉积在预处理后的基材表面形成涂层的方法。

　　热喷涂具有材料广泛、设备轻便、工艺灵活、操作工序少、修复快、适应性强、涂层厚度可控等优点。适用于各种基材的零件，几乎可以在所有固体材料上制备各种保护涂层和功能涂层。广泛应用于石油化工、航空航天、交通运输、造纸、机械等领域。

　　01.热喷涂在航空发动机中的应用

　　在航空发动机中，75%以上的发动机部件需要喷涂，不同的部件对涂层性能有不同的要求，这与涂层材料、喷涂工艺和喷涂技术有关。其中，热喷涂材料是核心技术之一，热喷涂材料的发展可以为航空发动机提供更好的安全性，这为涂层材料提供了巨大的发展空间。

　　下面简单介绍几种热喷涂材料在航空发动机中的应用:

　　耐磨涂层材料

　　在机械工程领域，最常见的故障形式之一是由于长期运行造成的机械零件磨损。减少这种机械故障的方法是及时更换零件或增强零件的耐磨性，但频繁更换零件必然会造成更大的人力和财力浪费。耐磨材料的出现极大地满足了人们的需求，减少了材料冲刷设备零件造成的磨损。对于航空发动机部件来说，耐磨涂层材料必须满足高熔点、高硬度和良好的冲击耐磨性的要求，而热喷涂技术获得的耐磨涂层具有优异的耐磨性。

　　密封涂层材料

　　对于航空发动机来说，转子间隙对其工作效率有很大的影响。小间隙不仅可以大大提高航空发动机的效率，降低油耗，还能有效提高发动机的安全性能，因此航空发动机中大量使用密封涂层材料。为了满足当前航空发动机的使用要求，航空发动机所用的密封涂层材料需要具有较高的强度和抗气体冲击力，一般为金属和非金属复合材料。到目前为止，已经有20多种可行的喷涂材料，陶瓷材料、纳米材料等热喷涂材料也在研究中。

　　高温防护涂层材料

　　航空发动机在运行过程中会产生大量的热量。为了防止发动机部件在高温下被氧化，有必要在其表面喷涂高温保护材料。根据操作过程中的实际要求，涂层高温防护涂层不仅具有基本的耐高温和抗氧化性能，还需要涂层材料在高温下不分解，不与被涂层体表面发生反应。

　　尺寸修复涂层材料

　　航空发动机在运行过程中，在其零件表面涂覆相应的材料，只是为了有效降低磨损或其他损伤的概率，并不能直接防止此类损伤的发生。因此，长时间运转后，不可避免地会有部分零件磨损或损坏，从而改变原有零件尺寸，影响机器的正常运转。因此，研究修复涂层材料是极其重要的。此外，根据实际修复工艺，需要采用相应的科学合理的喷涂工艺和喷涂工艺。

　　提高发动机性能，降低维修成本，延长使用寿命，提高安全指数。

　　02、热喷涂在火电厂锅炉保护中的应用

　　锅炉是一种特殊的封闭式热力设备。不仅被火焰和烟雾直接冲走，还承受高于大气压的中压。锅炉事故中，“四管”(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管)泄漏次数最多，约占所有锅炉事故的40%60%，甚至高达70%。因此，加强锅炉的维护是保证锅炉安全经济运行的重要环节之一。

　　热喷涂技术作为表面工程技术的重要组成部分之一，因其材料适应性强，在多种工况下具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性和绝缘性。它在锅炉保护领域的应用是科学技术发展的必然结果。

　　喷涂过程一般经历以下四个阶段:喷涂材料加热熔化;将熔化的喷涂材料雾化;熔化或熔化的微粒的喷射飞行;颗粒碰撞、变形、固化并积聚在基材表面形成涂层。

　　根据能量类型的不同，可以分为三类(如下图所示)。目前，电弧喷涂技术在我国燃煤电厂锅炉保护领域得到广泛应用。此外，超音速火焰喷涂和火焰粉末喷涂技术也得到了一定程度的应用。

　　电弧喷涂技术

　　电弧喷涂是用两根喷涂的焊丝作为自耗电极。当两根焊丝短路引燃电弧时，只要焊丝连续进给，连续熔化，用压缩空气吹向工件，就能维持电弧燃烧，即喷涂过程。与其他热喷涂工艺相比，电弧喷涂设备简单，喷涂成本低但效率高，对操作人员要求低，现场施工重复性强。因此，电站锅炉“四管”的现场喷涂保护一般采用电弧喷涂技术。

　　超声波火焰喷涂技术

　　超声波火焰喷涂技术是将助燃气体和燃烧气体在燃烧室中燃烧，产生高压火焰，然后通过专用喷嘴喷出高速火焰流，使送入其中的粉体材料受热，以加速的速度喷到基体表面形成涂层的方法。超音速喷涂工艺制备的涂层非常致密，结合强度高，孔隙率极低。NiCrCr3C2是采用超音速火焰喷涂技术保护电厂锅炉管壁时最常用的粉末材料，具有良好的耐磨性。

　　火焰粉末喷涂技术

　　粉末火焰喷涂是以氧乙炔火焰为热源，粉末为喷涂材料的热喷涂方法。在喷涂过程中或涂层形成后，加热基材和涂层，使涂层在基材表面熔化，并与基材扩散或相互熔化，形成与基材冶金结合的涂层。

　　降低维护成本，提高生产效率，提高设备安全性能

　　03.其他应用

　　热喷涂技术在冶金、运输、焚烧锅炉、化工锅炉、海洋石化、印刷造纸、通用机械等方面也有很多应用。

　　热喷涂技术在我国得到了极大的发展和广泛的应用，为国民经济做出了重要贡献。然而，热喷涂在实际应用中仍存在一些问题。