冲突磨损构成的能量和物质丢失均源自资料外表，因而，各类外表工程技能已成为进步零构件资料减摩、耐磨功用的重要办法，其间最常见的运用就是耐磨涂层。商场上制备资料外表涂层的办法较多，包含热喷涂、化学气相堆积(CVD)、物理气相堆积(PVD)、电镀等，热喷涂技能是运用最广泛的外表工程技能之—，在航空发动机、重型燃气轮机等高端配备的科研和出产中有着不行代替的效果。减摩耐磨涂层是热喷涂技能的重要运用范畴，以航空发动机为例，机匣气路封严涂层、级间篦齿耐磨涂层、叶片榫头抗微动涂层、叶尖耐磨涂层、叶片阻尼台耐磨涂层等均选用热喷涂技能制备。因而，国内外研讨人员对热喷涂技能及其在减摩耐磨涂层中的运用开发十分注重。

　　什么是热喷涂？热喷涂技能是运用热源将粉末、丝材、棒材等原资料加热到熔融、半熔融或塑性软化状况，一起通过高速气流将其加快喷发碰击到通过预处理的工件外表，构成具有特定功用的涂层。与其他外表工程技能比较，热喷涂技能易于完成以高堆积速率完结大面积涂层的出产，且喷涂进程可凭借机器人完成自动化，有利于确保批量出产中涂层的出产功率和质量安稳。

　　热喷涂技能的局限性小，对零件基材状况、预处理没有过高的要求，而且喷涂质料规模广，包含金属、合金、陶瓷、金属-陶瓷、高分子资料等。因而，热喷涂技能在航空航天、石油化工、电子电气、轿车、医疗、海洋、矿业等范畴得到了越来越多的运用。

　　影响热喷涂涂层功用的首要因素是质料在喷涂焰流中的熔融状况（温度）和飞翔速度（微粒的动能）。在大气等离子喷涂之后呈现的各种热喷涂技能，无一不是通过进步微粒温度或速度来取得功用优异的涂层。此外，因为等离子喷涂、爆破喷涂等技能无法运用纳米粉体进料，在制备纳米结构涂层时只能通过造粒将其制为微米级粉体用于喷涂，喷涂工艺和涂层功用均遭到限制。因而，研讨人员还开发了悬浮液等离子喷涂(SSPS)，以便取得特定安排的纳米结构涂层。几种常见热喷涂技能在耐磨涂层运用中的差异1.大气等离子喷涂大气等离子喷涂(APS)是运用最早、最广的一种热喷涂技能，整个喷涂进程在大气环境下进行。APS一般运用Ar、N2和He作为作业介质，其中心部件是等离子喷枪，作业原理是在阳极和阴极之间通入上述作业气体作为介质，使其电离并产生等离子弧，通过等离子弧的效果进一步将喷涂资料加热至熔融或半熔融状况后进行喷涂。

　　APS制备的涂层因具有较高的结合强度等特色而成为冲突学界研讨的热门，具有较高的温度，但其喷涂进程中微粒的飞翔速度较低（约300 m/s），导致微粒在焰流中易呈现氧化、分化或过热等问题，难以满意较高的工况要求。因而，研讨人员在其根底上研讨出微粒飞翔速度更高的超音速等离子喷涂。2.超音速等离子喷涂超音速等离子喷涂(SPS)技能是运用等离子弧与高速气流混合时呈现的“扩展弧”能够得到安稳集合的超音速等离子射流，比较于大气等离子喷涂，微粒飞翔速度更高，微粒以更大的动能碰击基体，有利于产生更激烈的钉扎效果和更好的铺展，涂层细密度和结合强度也就更高。选用SPS技能制备出的涂层具有细密的层状结构、较高的粘接强度等优异功用，它不只适用于制备高熔点陶瓷涂层，还适用于制备金属-陶瓷复合涂层和惯例金属涂层。现在，SPS已经成为较前沿的热喷涂技能，并得到商场认可。

　　一个比较典型的运用是热喷涂Mo涂层，Mo具有高熔点(2620℃)、高硬度、高强度、抗高温粘结等长处，热喷涂Mo涂层作为耐磨涂层被广泛运用于资料外表强化或尺度修正，Mo也能够作为热喷涂耐磨涂层的增强相。因为Mo熔点高，以往首要选用APS制备，但APS钼涂层易呈现的孔隙下降了它的硬度和耐磨性。不过SPS技能虽可制备出结构细密且结合强度高的涂层，可是在喷涂进程中仍存在碳化物脱碳、粉末氧化等问题。3.超音速空气燃料喷涂超音速空气燃料喷涂(HVAF)是在超音速火焰喷涂(HVOF)技能的根底上开展起来的，两种喷涂技能的首要不同点是HVAF选用压缩空气为燃料代替氧气，两者在火焰温度和粒子飞翔速度方面也都有必定差异。

　　HVOF被广泛用于金属-陶瓷耐磨涂层的制备，包含WC-Co、WC-Co-Cr、NiCr-CrgCz等涂层；可是HVOF工艺中，碳化物在喷涂焰流中易产生脱碳而生成脆性相，极大地影响了涂层的耐磨性。HVAF工艺火焰温度较低（低于2000°C），但粒子喷发速度更高，较低的火焰温度改进了原始粉末的过熔和过度氧化的问题，涂层中氧化物含量显着削减，也有利于按捺喷涂质猜中纳米微粒在喷涂进程中的长大，在很大程度上改进了HVOF技能导致喷涂质料热退化的现象。因而，比较HVOF技能，HVAF技能能以较高的堆积功率，制备出孔隙率低、与基体结合强度高的涂层。HVAF较低的焰流温度有助于进一步按捺喷涂进程中非晶资料的过热和结晶，在制备铁基非晶涂层方面有着显着的优势。铁基非晶资料具有低成本、高强度、高耐磨性等长处，而且热喷涂进程中熔融粒子冷凝速度极高，利于非晶的构成，所以热喷涂铁基非晶涂层是硬质耐磨涂层的研讨热门。4.爆破喷涂爆破喷涂技能的原理是运用气体爆破后产生的能量将粉末质料加热熔化，使其以极高速度堆积在工件外表，构成巩固的涂层。该技能在航空发动机等要害零部件修正和耐磨防护中表现出无法代替的优势，遭到世界规模的研讨和注重，已成为出产高质量耐磨涂层最有用的技能。

　　爆破喷涂也特备适宜制备多相复合涂层，例如用于弹性箔片气体轴承启停阶段的光滑防护的宽温域固体光滑涂层NiCr-Cr2O3-Ag-BaF2/CaF2涂层(PS304)，其间金属粘接相、光滑相（软金属Ag、氟化物共晶）、陶瓷耐磨相之间理化功用不同大，选用爆破喷涂的结合强度高于APS、HVOF所制备的该涂层，一起比较于HVOF，爆破喷涂能够堆积更多的BaF2/CaF2。因为爆破喷涂是脉冲式进行的，基体受热时刻短，碳化物粉末质料产生氧化、脱碳现象的程度较其他热喷涂技能低，因而能够确保涂层安排与粉末成分的一致性，这一特色也使其在堆积易分化资料方面具有必定优势。5.超低压等离子喷涂超低压等离子喷涂技能(VLPPS)是在低压/真空等离子喷涂(LPPS)技能的根底上，通过熔化液滴在进一步下降压力的真空室中，一起大幅进步等离子喷枪功率，将粉未加热、加快，并到达必定份额的气化，终究堆积构成涂层。LPPS在5000 ~20000Pa下进行，而VLPPS是在小于100Pa的低压室中运用100 kW以上大功率等离子喷枪进行喷涂。

　　传统的热喷涂技能首要用于制备厚度超越100um的涂层，因为VLPPS的焰流温度和速度散布比LPPS更均匀，且覆盖面积大，且等离子体焰流及喷发间隔较长，适用于快速制备大面积、细密均匀的薄涂层，可添补在大型基材上制备厚度为5~100um涂层技能的空白。VLPPS涂层的微观描摹既能够呈现出层状结构（类似于APS和LPPS涂层），也能够呈现出柱状结构（类似于PVD或CVD涂层）。现在，VLPPS作为一项前沿的热喷涂技能多被用于制备热障涂层，研讨人员首要研讨其抗氧化功用，运用该技能制备减摩耐磨涂层的相关研讨较少。

　　6.悬浮液等离子喷涂纳米结构有利于进步涂层耐性、耐磨性等方面，但因为纳米颗粒的粒径小、质量小，传统的热喷涂进程中无法在惯例条件下直接注入纳米粉末质料，然后呈现粉末聚会，堵塞进粉系统等问题。此外纳米粉末因为热能较高，在喷涂进程中会敏捷分化。悬浮液等离子喷涂(SSPS)技能的呈现处理了这一问题，它的中心原理是将原始粉末和水或有机溶剂混合在一起构成悬浮液，首要用于纳米涂层的制备，运用此办法制备纳米涂层时可在很大程度上防止呈现粉末聚会、堵塞进粉系统等问题。

　　因为粒子在注入等离子射流之前就为液态，焰流密度较高，因而SSPS中等离子体流向基体的暖流密度比惯例APS在相同功率水平下的暖流密度要高一个数量级，能够制备传统喷涂技能不能制备的涂层，如直接将APS工艺无法喷涂的颗粒（如SiC）掺入陶瓷基体中。7.高速电弧喷涂电弧喷涂技能首要运用于防护涂层中，其原理是运用2根接连且均匀送进的金属丝短接产生电弧，并以此熔化金属丝，外加压缩空气使熔融颗粒雾化而且加快，熔融的液滴碰击通过预处理的基材外表产生变形、展平，并快速凝结、堆积，逐步构成涂层。前期的电弧喷涂技能制备的涂层存在孔隙率较大、与基体的结合强度较低一级问题，因而，研讨人员在一般电弧喷涂技能的根底上研讨出高速电弧喷涂技能(HVAS)。HVAS对喷枪部分进行了优化，在必定程度上进步了雾化气体压力和流速，缩短了粒子飞翔时刻，下降了粒子被氧化的程度，进步了粒子变形与合金化程度，然后改进了涂层的微观结构。比较一般的电弧喷涂，HVAS具有较高的电弧安稳性、堆积功率以及涂层安排细密程度。

　　总结不同的热喷涂工艺和涂层适用于不同的工况，需挑选适宜的涂层资料以及相应的热喷涂工艺才干制备习惯工况要求的减摩耐磨涂层，根据上述技能特色总结如下：不同热喷涂耐磨涂层的运用范畴

　　根据工业与科技的快速开展，机械设备的工况要求越来越高，需求研制出功用愈加优异的减摩耐磨涂层。一方面，可从涂层资料的组分下手，规划出具有高强度、硬度或具有自光滑功用的新资料系统，如在硬质的陶瓷涂层或金属-陶瓷涂层中增加具有自光滑效果的光滑相（如石墨、二硫化钼、高分子资料等），进步涂层的减摩功用；另一方面，可从优化热喷涂工艺下手，研讨不同系统涂层的最佳工艺参数，为后续的研讨作业奠定根底。除上述两方面外，还需在进步涂层质量的一起下降成本，才干更好地令该技能运用在实践出产中。参阅来历：1. 热喷涂制备耐磨涂层的研讨进展，党哲、高东强（陕西科技大学机电工程学院）；2. 热喷涂技能运用及研讨进展与应战，李持久（热喷涂技能）；3. 等离子喷涂陶瓷耐磨涂层的研讨进展，安家财、杜三明、肖宏滨、张永振（热加工工艺）；4. 热喷涂技能的配备运用现状及开展前景，陈永雄、罗政刚、梁秀兵、胡振峰、黄昊（我国外表工程）。粉体圈 小吉