熱噴涂技術(shù)是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預(yù)處理的基體表面形成涂層的方法。
熱噴涂具有用材廣泛、設(shè)備輕便、工藝靈活、操作程序少、可快捷修復(fù)、適應(yīng)性強、涂層厚度可控等優(yōu)點，適用各種基體材料的零部件、幾乎可在所有的固體材料表面上制備各種防護性涂層和功能性涂層，已廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天、交通、造紙和機械等領(lǐng)域。
01
熱噴涂在航空發(fā)動機中的應(yīng)用
航空發(fā)動機中，超過75%的發(fā)動機部件需要噴涂，不同部件對涂層性能要求也不同，性能又與涂層材料、噴涂工藝、噴涂技術(shù)有關(guān)。其中熱噴涂材料是技術(shù)核心之一，發(fā)展熱噴涂材料能為航空發(fā)動機提供更好的安全性，這就給了涂層材料很大的發(fā)展空間。
下面簡單闡述一下幾類熱噴涂材料在航空發(fā)動機中的的應(yīng)用：
耐磨涂層材料
在機械工程領(lǐng)域，最常見的一種故障形式就是因為機器零件因為長時間的運行而出現(xiàn)磨損所導(dǎo)致的。而降低這種機械故障的方法就是及時更換零件或者增強零件的耐磨性，但經(jīng)常更換零件勢必會造成更大的人力以及財力資源的浪費。耐磨材料的出現(xiàn)極大的滿足了人們的需求，降低了物料對設(shè)備部件沖刷造成的磨損。對航空發(fā)動機的部件來說，其耐磨涂層材料一定滿足熔點高、硬度高、抗沖擊磨損性能好等要求，采用熱噴涂技術(shù)得到的耐磨涂層都具有優(yōu)良的耐磨性能。
封嚴涂層材料
對航空發(fā)動機來說，轉(zhuǎn)子之間的間隙對其工作效率也有極大的影響。較小的間隙不僅能大大提高航空發(fā)動機的效率，降低油耗，同時還有效改善了發(fā)動機的安全性能，因此在航空發(fā)動機中使用了大量的封嚴涂層材料。為了滿足當(dāng)前航空發(fā)動機的運行要求，航空發(fā)動機使用的封嚴涂層材料需要具備高強度及抵抗氣體沖擊力的能力，一般為金屬和非金屬復(fù)合材料，截止目前已有20多種可行噴涂材料，陶瓷材料和納米材料等方面的熱噴涂材料研究也在進行中。
高溫防護涂層材料
航空發(fā)動機在運行過程中會產(chǎn)生大量的熱量，為了防止發(fā)動機部件出現(xiàn)因高溫氧化等現(xiàn)象，需要在其表面噴涂高溫防護材料。根據(jù)運行過程中的實際需求，所涂抹的高溫防護涂層除了具備基本的抗高溫以及抗氧化性之外，還需要這種涂層材料的物質(zhì)在高溫條件下不出現(xiàn)分解并且和被涂抹機體表面之間不發(fā)生任何反應(yīng)。
尺寸修復(fù)涂層材料
在航空發(fā)動機的運行過程中，在其零件表面涂抹相應(yīng)材料，只是為了有效減少磨損或者其他損傷的概率，并不能直接杜絕這種損傷情況的發(fā)生。因此航空發(fā)動機經(jīng)過長時間的運行，難免會有部分零件會出現(xiàn)磨損或者其他損傷，而這些損傷會改變原本零件尺寸，影響機器的正常運行，因此修復(fù)涂層材料的研究也極其重要。另外，根據(jù)實際修復(fù)過程的不同還需要采用相應(yīng)科學(xué)合理的噴涂技術(shù)以及噴涂工藝。
增強發(fā)動機性能、降低維修成本、 延長壽命、提高安全指數(shù)。
02
熱噴涂在火力電廠鍋爐防護中的應(yīng)用
鍋爐是一種特殊的密閉性的熱工設(shè)備。不僅直接要受火焰與煙氣的沖刷，而且要承受比大氣壓力高的介質(zhì)壓力。在鍋爐事故中，“四管”（指水冷壁管、過熱器管、再熱器管和省煤器管）爆漏次數(shù)最多，約占鍋爐全部事故的40%-60%，甚至達70%。所以，加強鍋爐的維護保養(yǎng)，是保證鍋爐安全經(jīng)濟運行非常重要的環(huán)節(jié)之一。
熱噴涂技術(shù)，作為表面工程技術(shù)重要組成之一，因其強大的材料適應(yīng)能力，在許多工況下具有卓越的耐磨損能力、耐腐蝕能力、耐高溫能力、絕緣能力等，其在鍋爐防護領(lǐng)域的應(yīng)用是科技發(fā)展的必然結(jié)果。
噴涂過程一般經(jīng)歷以下四個階段： 噴涂材料被加熱、熔化；熔化的噴涂材料被霧化； 熔融或熔化的微細顆粒的噴射飛行； 粒子在基材表面發(fā)生碰撞、變形、凝固和堆積形成涂層。
根據(jù)采用能源種類不同可以分為三類（如下圖）。目前，在我國燃煤電廠鍋爐防護領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的是電弧噴涂技術(shù)。此外，超聲速火焰噴涂以及火焰粉末噴涂技術(shù)也有一定程度的應(yīng)用。
電弧噴涂技術(shù)
電弧噴涂是利用兩根被噴涂的絲材作自耗電極，當(dāng)兩絲材短接將電弧引燃后，只要絲材連續(xù)送進，不斷補充熔化并被壓縮空氣吹向工件，就能維持電弧燃燒即噴涂過程。與其他熱噴涂工藝相比，電弧噴涂設(shè)備簡單，噴涂成本較低但效率很高，且對操作人員的要求較低，現(xiàn)場施工時可重復(fù)性較強。因此，在電廠鍋爐“四管”的現(xiàn)場噴涂防護中，一般均采用電弧噴涂工藝。
超聲速火焰噴涂技術(shù)
超聲速火焰噴涂技術(shù)是使助燃氣體與燃燒氣體在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高壓火焰，再經(jīng)特制的噴嘴射出高速焰流，從而將送入其中的粉體材料加熱、加速噴射到基體表面形成涂層的方法。采用超聲速噴涂工藝制備的涂層非常致密，結(jié)合強度高，具有極低的孔隙率。NiCr-Cr3C2是使用超聲速火焰噴涂工藝對電廠鍋爐管壁進行防護時最常使用的粉體材料，具有很好的耐磨粒磨損性能。
火焰粉末噴涂技術(shù)
粉末火焰噴涂是采用氧乙炔火焰為熱源，使用粉末作為噴涂材料的熱噴涂方法。在噴涂過程中或涂層形成后，對基體和涂層加熱，使涂層在基體表面熔融，并和基體產(chǎn)生擴散或互熔，形成與基材冶金結(jié)合的涂層。
降低維修成本、提高生產(chǎn)效率、提高設(shè)備安全性能
03
其它應(yīng)用
熱噴涂技術(shù)在冶金、交通、焚燒鍋爐、化學(xué)工業(yè)鍋爐、海洋石化、印刷造紙業(yè)、通用機械等方面也有許多應(yīng)用。
04
熱噴涂技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)得到了較大的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在國民經(jīng)濟中做出了重要貢獻，但是熱噴涂在實際應(yīng)用中，仍然存在一些問題。具體分析，詳見下回分解。
