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热喷涂原理介绍

热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，然后形成一种层状的涂层。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。而喷焊要使涂层融化，重熔温度可达900℃以上，不仅易引起工件变形，而且多数工件会发生退火或不完全退火。

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热喷涂技术发展

未来热喷涂技术可能在以下方面发展：

在基础理论的研究方面：热喷涂技术是一个涉及多学科，交叉性很强的边缘性学科。它由于受到高温、高速以及力学非均匀性等参数因素的影响，热喷涂技术基础理论的研究面临很大的困难，基础理论的研究尤为重要。

在新型喷涂材料研发方面：热喷涂材料总的发展趋势是：涂层成分的复合化和低杂质化，结构的超微化和纳米化，而且纳米结构复合型，多元合金等各种新型材料的研发为研究的热点。

热喷涂工艺

基体材料的选择

基体材料要能够在喷砂工艺下变得粗糙，，一般基体表面硬度要≤55HRC（高锰钢原始硬度HRC17~21，在使用后表面硬度提高，硬度可达HRC45左右；典型的轴承钢GCr15为例，回火后的硬度为：HRC61-65；65Mn弹簧钢的硬度为42-47HRC；304不锈钢出厂硬度应该在HV145至175之间（HRC11左右）,改性的304可以做到HV400多（HRC42左右）；热固性建筑涂料选用热喷涂时必须要谨慎，防止出现造成热固化反应。高温合金GH4169硬度可达HRC42，典型的钛合金TC4本身硬度约在HRC30左右）。由于涂层和基体主要是机械结合，因此基体表面的清洁和预处理对热喷涂涂层工艺非常重要。

热喷涂

基体材料的表面预处理

首先要用化学或者物理的方法去除基体表面的杂质，然后采用喷砂粗化基体表面，这种方法通过提高基体的表面自由能活化基体，同时有助于提高熔融颗粒的粘结面积。

液态的或者熔融的涂层颗粒在高速下撞击基体表面，导致颗粒变形，形成“薄煎饼”状形貌。

随着颗粒的收缩和固化，他们粘附在粗糙的基体材料表面，其粘结机理主要是机械铆合，由涂层颗粒和基体材料之间扩散引起的冶金结合的数量非常小，小到可以忽略的地步。（例外：Mo）

常用的喷砂材料：Al2O3砂粒、冷硬铸铁砂粒、钢砂粒或者SiC砂粒。除了砂粒的类型，其他的影响因素还有颗粒尺寸、颗粒形状、喷砂角度、压力和砂粒的纯度。