而外表处理技能也在这种需求的推进下取得了飞速的开展和前进。热喷涂技能便是这种外表防护和强化的技能之一，是外表工程中一门重要的学科，所谓热喷涂，便是运用某种热源，如电弧、等离子弧、焚烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层资料加热到熔融或半熔融情况，然后凭借火焰流的自身动力或外加的高速气流雾化并以必定的速度喷发到经过预处理的基体资料外表，与基体资料结合而构成具有各种功用的外表掩盖涂层的一种技能[2]。

　　尽管因热喷涂的办法不同其设备也各有差异，但依据热喷涂技能的原理，设备都首要由喷枪、热源、涂层资料供应设备以及操控体系和冷却体系组成。图1－1为等离子喷涂的设备配置图。

　　喷涂所得涂层有时不能直接运用，有必要进行一系列的后处理。用于防腐蚀的涂层，为了避免腐蚀介质透过涂层的孔隙抵达基材引起基材的腐蚀，有必要对涂层进行封孔处理。用作封孔剂的资料许多，有石腊、环氧树脂、硅树脂等有机资料及氧化物等无机资料，怎么挑选适宜的封孔剂，要依据工件的作业介质、环境、温度及本钱等多种要素进行考虑.关于接受高应力载荷或冲击磨损的工件，为了前进涂层的结合强度，要对喷涂层进行重熔处理(如火焰重熔、感应重熔、激光重熔以及热等静压等)，使多孔的且与基体仅以机械结合的涂层变为与基材呈冶金结合的细密涂层。有尺度精度要求的，要对涂层进行机械加工。因为喷涂涂层具有与一般的金属及陶瓷资料不同的特色，如涂层有微孔，不利于散热；涂层自身的强度较低，不能接受很大的切削力；涂层中有许多硬的质点，对刀具的磨损很快等，因此构成了喷涂涂层不同于一般资料的难于加工的特色。所以有必要选用合理的加工办法和相应的工艺参数才干确保喷涂层机械加工的顺利进行和确保到达所要求的尺度精度。

　　预热的意图是为了消除工件外表的水分和湿气，前进喷涂粒子与工件触摸时的界面温度，以前进涂层与基体的结合强度；削减因基材与涂层资料的热膨胀差异构成的应力而导致的涂层开裂[8]。预热温度取决于工件的巨细、形状和原料，以及基材和涂层资料的热膨胀系数等要素，一般情况下预热温度操控在60-120℃之间。

　　2.喷涂进程中基体外表受热的程度较小并且能够操控，因此能够在各种资料上进行喷涂(如金属、陶瓷、玻璃、纸张、塑料等)，并且对基材的安排和功用简直没有影响，工件变形也小。

　　3.设备简略、操作灵敏，既可对大型构件进行大面积喷涂，也可在指定的部分进行喷涂；既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工。

　　关于一些在冷热循环情况下运用的工件，其涂层的抗冷热疲惫（或称热震）功用至关重要，若该涂层的抗热震功用欠好，则工件在运用进程中便会很快开裂乃至脱落。涂层抗热震功用的好坏首要取决于涂层资料与基体资料的热膨胀系数差异的巨细和涂层与基体资料结合的强弱。

　　等离子弧是一种高能密束热源,电弧在等离子喷枪中遭到紧缩,能量基中,其横截面的能量密度可前进到105-106W/cm2,弧柱中心温度可升高到15000-34000K。在这种情况下,弧柱中气体跟着电离度的前进而成为等离子体,这种紧缩型电弧为等离子弧[9]。

　　这是当涂层和基体外表产主冶金反响，如呈现分散和合金化时的一种结合类型。当喷涂后进行重熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合首要是冶金结合。

　　当熔融颗粒磕碰基体外表时，在产生变形的一起遭到激冷而凝结，然后产生缩短应力。涂层的外层受拉应力，基体有时也包含涂层的内层则产生压应力。涂层中的这种剩余应力是由热喷涂条件及喷涂资料与基体资料的物理性质的差异所构成的。它影响涂层的质量、约束涂层的厚度。工艺上要采纳措施以消除和削减涂层的剩余应力。

　　和速度以及喷涂间隔和喷涂视点等喷涂参数有关。一般来说，温度及速度都低的火焰喷涂和电弧喷涂涂层的孔隙度都比较高，一般到达百分之几，乃至可达百分之十几。而高温的等离子喷涂涂层及高速的超音速火焰喷涂涂层则孔隙度较低。最低可达0.5％以下。

　　众所周知，除少数贵金属外，金属资料会与周围介质产生化学反响和电化学反响而遭受腐蚀。此外，金属外表受各种机械效果而引起的磨损也极为严峻。许多的金属构件因腐蚀和磨损而失效，构成极大的糟蹋和丢失。据一些工业发达国家计算，每年钢材因腐蚀和磨损而构成的丢失约占钢材总产量10%，丢失金额约占国民经济总产值的2-4%。假如将因金属腐蚀和磨损而构成的罢工、停产和相应引起的工伤、失火、爆破事端等丢失计算在内的话，其数值愈加惊人。因此，开展金属外表防护和强化技能，是各国遍及关怀的严峻课题.跟着尖端科学和现代工业的开展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严峻的磨损和腐蚀)下长时间安稳的运转[1]。因此，对资料的功用也提出更高要求，选用高功用的高档资料制作全体设备及零件以取得外表防护和强化的效果，显然是不经济的，有时乃至是不可能的。所以，研讨和开展资料的外表处理技能就具有严峻的技能和经济含义。

　　涂层的结合包含涂层与基体的结合和涂层内部的结合。涂层与基体外表的粘结力称为结合力，涂层内部的粘结力称为内聚力。涂层中颗粒与基体之间的结合以及颗粒之间的结合机理，现在尚无结论，一般认为有以下几种办法。

　　磕碰成扁平状并随基体外表崎岖的颗粒和高低不平的外表彼此嵌合，以颗粒的机械联锁方式而构成的结合，一般来说，涂层与基体的结合以机械结合为主。

　　因为热喷涂涂层在构成时的激冷和高速碰击，涂层晶粒细化以及晶格产生畸变使涂层得到强化，因此热喷涂涂层的硬度比一般资料的硬度要高一些，其巨细也会因喷涂办法的不同而有所差异。

　　热喷涂涂层与基体的结合首要依托与基体粗糙外表的机械咬合（抛描效应）。基材外表的清洁程度、涂层资料的颗粒温度和颗粒碰击基体的速度以及涂层中剩余应力的巨细均会影响涂层与基体的结合强度，因此涂层的结合强度也与所选用的喷涂办法有关。

　　热喷涂时，涂层资料的粒子被热源加热到熔融态或高塑性情况，在外加气体或焰流自身的推力下，雾化并高速喷发向基体外表，涂层资料的粒子与基体产生强烈磕碰而变形、展平堆积于基体外表，一起急冷而快速凝结，颗粒这样遂层堆积而堆积成涂层。

　　热喷涂涂层构成进程决议了涂层的结构特色，喷涂层是由许多变形粒子彼此交织呈波浪式堆叠在一起的层状安排结构，涂层中颗粒与颗粒之间不可避免地存在一些孔隙和空泛，并伴有氧化物搀杂。涂层剖面典型的结构如下图，其特色为：

　　1.因为热源的温度规模很宽，因此可喷涂的涂层资料简直包含一切固态工程资料，如金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料以及由它们组成的复合物等。因此能赋予基体以各种功用(如耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、隔热生物相容、红外吸收等)的外表。

　　因为涂层资料在熔化和喷发进程中，在高温下会与周围介质产生效果生成氧化物、氮化物，以及在高温下会产生分化，因此涂层的成分与涂层资料的成分是有必定的差异的，并在必定程度上影响涂层的功用。如MCrAlY氧化后会影响其耐蚀性，而WC－Co经氧化和高温分化后其耐磨性会下降。经过喷涂办法的挑选能够避免和减轻这一现象的产生。如选用低压等离子喷涂可大大削减涂层资料的氧化，而高速火焰喷涂则能够避免碳化物的高温分化。

　　为了使涂层与基体资料很好地结合，基材外表有必要清洁及粗糙，净化和粗化外表的办法许多，办法的挑选要依据涂层的规划要求及基材的原料、形状、厚薄、外表原始情况以及施工条件等要素而定[5]。净化处理的意图是除掉工件外表的一切尘垢，如氧化皮、油渍、油漆及其他污物，关键是除掉工件外表和进入其间的油脂。净化处理的办法有，溶剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等。粗化处理的意图是添加涂层与基材间的触摸面，增大涂层与基材的机械咬合力，使净化处理过的外表愈加活化，以前进涂层与基材的结合强度。一起基材外表粗化还改动涂层中的剩余应力散布，对前进涂层的结合强度也是有利的。粗化处理的办法有喷砂、机械加工法(如车螺纹、滚花)、电拉毛等[6]。其间喷砂处理是最常用的粗化处理办法，常用的喷砂介质有氧化铝、碳化硅和冷硬铸铁等。喷砂时，喷砂介质的种类和粒度、喷砂时风压的巨细等条件有必要依据工件原料的硬度、工件的形状和尺度等进行合理的挑选。关于各种金属基体，引荐选用的砂粒粒度约为16－60号砂，粗砂用于坚固件和重型件的喷砂，喷砂压力为0.5－0.7Mpa，薄工件易于变形，喷砂压力为0.3－0.4Mpa。特别值得注意的一点是，用于喷砂的紧缩空气必定要是无水无油的，否则会严峻影响涂层的质量。喷涂前工件外表的粗化程度对大多数金属资料来说2.5－13μmRa就够了。跟着外表粗糙度的添加涂层与基体资料的结合增强，可是当外表粗糙度超越10μmRa后，涂层结合强度的前进程度便会减低。关于一些与基材粘结欠好的涂层资料，还应挑选一种与基体资料粘结好的资料喷涂一层过渡层，称为粘结底层，常用作粘结底层的资料有Mo、Ni-Al、Ni-Cr及铝青铜等[7]。粘结底层的厚度一般为0.08－0.18μm。

　　选用何种喷涂办法进行喷涂首要取决于选用的喷涂资料、工件的工况及对涂层质量的要求。例如，假如是陶瓷涂层，则最好选用等离子喷涂；假如是碳化物金属陶瓷涂层则最好选用高速火焰喷涂；若是喷涂塑料则只能选用火焰喷涂；而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话，那就非灵敏高效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂莫属了。总归，喷涂办法的挑选一般来说是多样的，但对某种使用来说总有一种办法是最好的。预处理好的工件要在尽可能短的时间内进行喷涂，喷涂参数要依据涂层资料、喷枪功用和工件的具体情况而定，优化的喷涂条件能够前进喷涂功率、并取得细密度高、结合强度高的高质量涂层。

　　本文在低碳钢外表选用等离子喷涂技能堆积了Al2O313wt.%TO2复合资料涂层，对堆积的涂层进行了安排结构和硬度、磨损等功用剖析测验，实验所得数据对前进零部件外表耐磨、耐蚀功用具有必定的理论含义和工程使用价值。

　　热喷涂技能是外表工程中一门重要的学科[3]。所谓热喷涂，便是运用某种热源，如电弧、等离子弧、焚烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层资料加热到熔融或半熔融情况，然后凭借焰流自身的动力或外加的高速气流雾化并以必定的速度喷发到经过预处理的基体资料外表，与基体资料结合而构成具有各种功用的外表掩盖涂层的一种技能[4]。依据热源的种类热喷涂技能首要分类为：

　　等离子弧和自在电弧比较,明显的不同是弧柱细,电流密度大,气体电离充沛,温度高、能量会集；在弧柱较长时仍能保持安稳焚烧,没有自在电弧易飘动的缺陷,安稳性好;经过气体的挑选和改动紧缩效应的外因条件,简单取得所需求的气氛和电弧参数,可控性好。

　　跟着热喷涂使用要求的前进和范畴的扩展，特别是喷涂技能自身的前进，如喷涂设备的日益高能和精巧，涂层资料种类的逐步增多、功用逐步前进，热喷涂技能近十年来取得了飞速的开展，不光使用范畴大为扩展，并且该技能已由前期的制备一般的防护涂层开展到制备各种功用涂层；由单个工件的修理开展到大批的产品制作；由单一的涂层制备开展到包含产品失效剖析、外表预处理、涂层资料和设备的研发、挑选，涂层体系规划和涂层后加工在内的喷涂体系工程；成为资料外表科学范畴中一个非常活泼的学科。并且在现代工业中逐步构成，象铸、锻、焊和热处理那样的独立的资料加工技能。成为工业部门节省宝贵资料、节省能源、前进产品质量、延伸产品运用寿命、下降本钱、前进工效的重要的工艺手法，在国民经济的各个范畴内得到越来越广泛的使用。