材料表面处理之热喷涂技术

         采用热喷涂技术可以喷涂耐各种介质腐蚀的保护涂层，如锌铝不锈钢镍合金蒙乃尔合金、青铜、氧化铝、氧化铬陶瓷涂层和塑料等。由于涂层的电极电位比钢铁高，因此，易在涂层孔隙处产生电化学腐蚀，故对应用于以下机械部件如柱塞泵的活塞和活塞杆、液压油缸、蒸汽机机轴的密封部件、船舶尾轴、阀门等的涂层，必须封孔处理。陶瓷涂层用于防腐也必须经过封孔处理。目前，国内用得最成功的防腐涂层是锌、铝涂层。其技术已应用于大型桥梁、海洋钻井平台、水利设施等。如英国普利茅斯Tamar公路大桥，从1961年喷涂了0.08 mm厚的铝一锌复合涂层，至今只重新喷涂过一次。此外，该工艺在化工、食品等行业也得到广泛应用，如葡萄酒厂低温发酵车间的发酵罐内壁采用火焰喷涂聚乙烯涂层，有效防止了罐壁的点蚀，控制了酒中铁离子的含量。热喷涂技术被成功应用于喷涂机械零件耐磨涂层，延长零件的使用寿命或修复磨损失效的机械零件。美国Metco公司在中国小浪底水电站中承担了水轮机耐浊涂层任务，共耗13吨喷涂材料。可使水轮机叶轮寿命从3年提高到几十年。在航空发动机中，采用可磨耗涂层能成功减小转予与机壳的间隙。热喷涂技术同样可以改善机械零件的抗高温氧化性能。采用热障涂层隔离金属体与高温环境，可以有效保持金属构件的力学性能。例如人造卫星表面喷涂氧化氯涂层，在急剧热交变条件下，可保证其内部仪器始终在一定温度范围内可靠地工作。美国在“探险者”喷涂氧化铝，其遮盖面积为卫星总面积的25％。

  热喷功能涂层广泛应用在电器工业中。如喷涂屏蔽涂层于监测和控制汽车发动机排气中的氧含量和毒性化合物含量的探测仪，以保证其灵敏度。而热喷涂生物相容性涂层在生物医学方面则展示了良好前景。如喷涂羟基磷、氟羟基磷石等可与人体种植体形成紧密结合，这种技术已应用于人工牙齿、人造骨头种植体上。采用热喷涂制造机械零件是近年迅速发展起来的特殊制造技术。例如，采用电弧喷涂制造冲压塑料和皮革制品件模具、等离子喷涂陶瓷或耐火喷嘴、雷达整流、高温炉元件，以及纤维增强钛合金复合材料发动机部件等。在模具制造方面，西安交通大学将热喷涂与RP快速成型技术相结合，制造出了锌基合金模具。但是，用喷涂成型法制造的零件具有孔隙度高、机械强度差和大部分需后处理的缺点，此项技术还待完善。

  目前，热喷涂技术与其他学科相互交叉渗透形成了新的表面处理工艺，计算机技术的应用，使得在热喷涂材料和工艺继续发展的同时，也使热喷涂设备和工艺实现自动化。但在实际过程中，尤其是在高温、高速、非均匀性等参数的影响下，喷涂质量的控制还比较困难，还需重视热喷涂技术的理论研究。在热喷涂过程的动态测量和控制，涂层质量的动态无损检测技术和热喷涂基础理论的研究等方面，都出现了重大的突破，使这种工艺性的技术发展成为比较成熟的基础工艺科学。对陶瓷，纳米等材料的继续深入研究，热喷涂技术定会有更好的应用前景。