热喷涂指南

什么是热喷涂？

热喷涂技术由热源（例如火焰）和涂层材料（通常为粉末状或线状）组成，涂层材料熔化成小液滴并以高速喷涂到表面上。这种工业涂层工艺有时也被称为“喷焊”。“”

热喷涂层通常用于金属基材，有时也用于塑料或陶瓷基材。它们通过提供更好的耐磨性、耐腐蚀性或热障来增强零件性能，并且是其他涂层方法的通用且有效的替代之选。对于工程应用，热涂层的特点在于能够以最小的孔隙率和非常高的粘结强度应用金属、陶瓷金属、陶瓷和聚合物，而无需熔化或显著加热基材。

涂层质量通常通过计算孔隙率、氧化物含量、宏观和微观硬度、表面粗糙度和粘结强度来评估。随着粒子速度的增加，涂层质量通常也增加。

不同的热喷涂工艺包括：

• 等离子喷涂
• 高速氧燃料 (HVOF)
• 爆炸喷涂 (D-gun)
• 电弧喷涂
• 冷喷涂
• 火焰喷涂
• 高速空气燃料 (HVAF) 喷涂
• 喷熔

热喷涂提供了应用一系列涂层材料的选项，例如陶瓷、金属、合金、陶瓷金属、碳化物、聚合物和塑料。通过热喷涂层，可以使用基材和涂层材料来设计和构建零件，而单独使用二者之一均无法实现该目标。通过将所需的机械特性和耐腐蚀特性“置于表面”，热喷涂层还允许在有着苛刻要求的磨损/腐蚀应用中使用价格低廉的基础材料。几乎每个行业的数千种应用都利用了热喷涂技术的成本效益优势。

通过对喷涂参数进行严格控制，允许应用一系列涂层厚度，包括从非常薄、致密的涂层，到以高沉积速率和厚度应用的厚、高内聚力涂层。虽然大多数热喷涂层与基材之间是机械性粘结，但有些涂层可以进行热处理，以实现与基材的更牢固粘结。此外，热喷涂还提供了喷涂熔点高于基材的涂层材料的选择。大多数零部件都可以在需要最少或无需预热或后处理的情况下进行喷涂，并且控制热量输入母材的能力是众所周知的，因此非常可控。零部件可以“全新”涂装或重建/翻新，价格通常只是锻造材料价格或更换价格的一小部分。对于设计新耐磨/耐腐蚀零件的工程师以及管理设备正常运行时间并控制预算的 M&R 专业人员来说，热喷涂层的卓越多功能性和成本效益使其成为一个富有吸引力的工具。

自 20 世纪中期推出热喷涂层以来，工厂主管和维护人员一直依赖热喷涂技术作为改进和增强轻重工业设备关键零件的重要方法。热喷涂技术人员通过创造新的输送系统和材料（主要是粉末），以及完善可提供振奋人心的潜在新用途的应用诀窍（也许这一点是最重要的），不断改进热喷涂技术。

我们的主要热喷涂工艺包括爆炸喷涂、火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和高速氧燃料 (HVOF) 喷涂。

爆炸喷涂
这是 Praxair 表面技术公司发明的专有工艺。气体和粉末在受控爆炸中结合，并以超音速喷射到零部件上。常见材料有碳化钨或碳化铬、金属合金、陶瓷和陶瓷金属。

火焰喷涂
该工艺成本低，可以很容易在车间或现场实施。又称“氧/乙炔燃烧喷涂”，是 100 年前开发的最早的热喷涂技术。将氧气和燃料气体（如乙炔、丙烷或丙烯）送入喷枪并点燃生成火焰。可以将线材或粉末注入火焰中熔化，然后热喷涂到工件上。一些可以应用火焰喷涂的材料包括不锈钢、镍、铝化物、哈氏合金、锡和巴氏合金（一种锡基合金）等。

电弧喷涂
在该工艺过程中，两根电线同时在喷嘴处相互接触。当电气负载放置在电线上时，一旦它们接触，就会导致电线的尖端熔化。使用空气或氮气等雾化气体清除电线上的熔融材料，将其移到工件上。电弧喷涂相对具有成本效益，且易于在现场使用。具有低颗粒的速度允许任何指定材料采用最大涂层厚度。通常通过电弧喷涂应用的材料包括不锈钢、哈氏合金、铝化镍、锌、铝和青铜。

等离子喷涂
等离子喷涂通常被认为是最具多面性的热喷涂工艺。在整个等离子喷涂操作过程中，氩气和氢气等气体会通过喷枪。气体通过电弧被分解和电离。原子成分在通过喷嘴后重新组合，并释放出大量热量。等离子核心温度通常超过 10,000 ℃，高于任何材料的平均熔化温度。粉末被注入等离子体羽流中，在那里被熔化并投射到工件上。

高速氧燃料喷涂
该工艺相对较新，将热喷涂的应用范围推向了过去无法触及的领域。在 HVOF 喷涂中，气体燃料（如氢气）或液体燃料（如煤油）与氧气混合，并在高压下在喷枪燃烧室内燃烧。由于气体速度的超音速，粉末被注入火焰并被加热加速，’从而通过可用的热喷涂产生非常致密的涂层。HVOF 工艺是耐磨和耐腐蚀碳化物以及哈氏合金、Tribaloy 合金和 Inconel 合金热喷涂的首选技术。

热喷涂应用的改进包括：

• 耐磨性和控制性：

• 耐磨性
• 抗粘连（摩擦）性
• 抗氧化性
• 抗气蚀性
• 耐腐蚀性
• 金属疲劳更换

• 耐腐蚀性和保护性

• 机械特性增强