隨著尖端科學(xué)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，各工業(yè)部門越來越多地要求機械設(shè)備能在高參數(shù)(高溫、高壓、高速度和高度自動化)和惡劣的工況條件(如嚴重的磨損和腐蝕)下長期穩(wěn)定的運行、因此，對材料的性能也提出更高要求。采用高性能的高級材料制造整體設(shè)備及零件以獲得表面防護和強化的效果，顯然是不經(jīng)濟的，有時甚至是不可能的。所以，研究和發(fā)展材料的表面處理技術(shù)就具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟意義。而表面處理技術(shù)也在這種需求的推動下獲得了飛速的發(fā)展和提高。熱噴涂技術(shù)就是這種表面防護和強化的技術(shù)之一，是表面工程中一門重要的學(xué)科、所謂熱噴涂，就是利用某種熱源，如電弧、等離子弧、燃燒火焰等將粉末狀或絲狀的金屬和非金屬涂層材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流本身的動力或外加的高速氣流霧化并以一定的速度噴射到經(jīng)過預(yù)處理的基體材料表面，與基體材料結(jié)合而形成具有各種功能的表面覆蓋涂層的一種技術(shù)。
熱噴涂設(shè)備:
雖然因熱噴涂的方法不同其設(shè)備也各有差異，但依據(jù)熱噴涂技術(shù)的原理，其設(shè)備都主要由噴槍、熱源、涂層材料供給裝置以及控制系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成。下圖為等離子噴涂的設(shè)備配置圖、
熱噴涂工藝:
熱噴工藝過程如下：
工件表面預(yù)處理、工件預(yù)熱、噴涂、涂層后處理
1、表面預(yù)處理
為了使涂層與基體材料很好地結(jié)合，基材表面必須清潔及粗糙，凈化和粗化表面的方法很多，方法的選擇要根據(jù)涂層的設(shè)計要求及基材的材質(zhì)、形狀、厚薄、表面原始狀況以及施工條件等因素而定、凈化處理的目的是除去工件表面的所有污垢，如氧化皮、油漬、油漆及其他污物，關(guān)鍵是除去工件表面和滲入其中的油脂、凈化處理的方法有，溶劑清洗法、蒸汽清洗法、堿洗法及加熱脫脂法等、粗化處理的目的是增加涂層與基材間的接觸面，增大涂層與基材的機械咬合力，使凈化處理過的表面更加活化，以提高涂層與基材的結(jié)合強度、同時基材表面粗化還改變涂層中的殘余應(yīng)力分布，對提高涂層的結(jié)合強度也是有利的、粗化處理的方法有噴砂、機械加工法(如車螺紋、滾花)、電拉毛等。其中噴砂處理是最常用的粗化處理方法，常用的噴砂介質(zhì)有氧化鋁、碳化硅和冷硬鑄鐵等。噴砂時，噴砂介質(zhì)的種類和粒度、噴砂時風(fēng)壓的大小等條件必須根據(jù)工件材質(zhì)的硬度、工件的形狀和尺寸等進行合理的選擇。對于各種金屬基體，推薦采用的砂粒粒度約為16－60號砂，粗砂用于堅固件和重型件的噴砂，噴砂壓力為0、5－0、7Mpa，薄工件易于變形，噴砂壓力為0、3－0、4Mpa。
特別值得注意的一點是，用于噴砂的壓縮空氣一定要是無水無油的，否則會嚴重影響涂層的質(zhì)量。噴涂前工件表面的粗化程度對大多數(shù)金屬材料來說2、5－13mmRa就夠了。隨著表面粗糙度的增加涂層與基體材料的結(jié)合增強，但是當(dāng)表面粗糙度超過10mmRa后，涂層結(jié)合強度的提高程度便會減低。對于一些與基材粘結(jié)不好的涂層材料，還應(yīng)選擇一種與基體材料粘結(jié)好的材料噴涂一層過渡層，稱為粘結(jié)底層，常用作粘結(jié)底層的材料有Mo、NiAl、NiCr及鋁青銅等、粘結(jié)底層的厚度一般為0、08－0、18mm。
2、預(yù)熱
預(yù)熱的目的是為了消除工件表面的水分和濕氣，提高噴涂粒子與工件接觸時的界面溫度，以提高涂層與基體的結(jié)合強度；減少因基材與涂層材料的熱膨脹差異造成的應(yīng)力而導(dǎo)致的涂層開裂、預(yù)熱溫度取決于工件的大小、形狀和材質(zhì)，以及基材和涂層材料的熱膨脹系數(shù)等因素，一般情況下預(yù)熱溫度控制在60-120℃之間。
3、噴涂
采用何種噴涂方法進行噴涂主要取決于選用的噴涂材料、工件的工況及對涂層質(zhì)量的要求。例如，如果是陶瓷涂層，則最好選用等離子噴涂；如果是碳化物金屬陶瓷涂層則最好采用高速火焰噴涂；若是噴涂塑料則只能采用火焰噴涂；而若要在戶外進行大面積防腐工程的噴涂的話，那就非靈活高效的電弧噴涂或絲材火焰噴涂莫屬了?？傊?，噴涂方法的選擇一般來說是多樣的，但對某種應(yīng)用來說總有一種方法是最好的。預(yù)處理好的工件要在盡可能短的時間內(nèi)進行噴涂，噴涂參數(shù)要根據(jù)涂層材料、噴槍性能和工件的具體情況而定，優(yōu)化的噴涂條件可以提高噴涂效率、并獲得致密度高、結(jié)合強度高的高質(zhì)量涂層。
4、涂層后處理
噴涂所得涂層有時不能直接使用，必須進行一系列的后處理、用于防腐蝕的涂層，為了防止腐蝕介質(zhì)透過涂層的孔隙到達基材引起基材的腐蝕，必須對涂層進行封孔處理、用作封孔劑的材料很多，有石臘、環(huán)氧樹脂、硅樹脂等有機材料及氧化物等無機材料，如何選擇合適的封孔劑，要根據(jù)工件的工作介質(zhì)、環(huán)境、溫度及成本等多種因素進行考慮、對于承受高應(yīng)力載荷或沖擊磨損的工件，為了提高涂層的結(jié)合強度，要對噴涂層進行重熔處理(如火焰重熔、感應(yīng)重熔、激光重熔以及熱等靜壓等)，使多孔的且與基體僅以機械結(jié)合的涂層變?yōu)榕c基材呈冶金結(jié)合的致密涂層、有尺寸精度要求的，要對涂層進行機械加工、由于噴涂涂層具有與一般的金屬及陶瓷材料不同的特點，如涂層有微孔，不利于散熱；涂層本身的強度較低，不能承受很大的切削力；涂層中有很多硬的質(zhì)點，對刀具的磨損很快等，因而形成了噴涂涂層不同于一般材料的難于加工的特點、所以必須選用合理的加工方法和相應(yīng)的工藝參數(shù)才能保證噴涂層機械加工的順利進行和保證達到所要求的尺寸精度。
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