[摘 要]随着现代工业技术的不断发展，不同生产领域对工业加工方式提出了更高的要求，传统的工业生产材料和工艺已经很难满足现阶段生产领域的发展需求。热喷涂技术是目前较为先进的工业加工技术，通过利用该技术能够使机械零件表面产生具有良好耐磨性、耐腐蚀和耐高温氧化的涂层，进而保护零件的工作面，延长其工作年限，保证设备运行安全。
[关键词]热喷涂技术；发展现状；应用
中图分类号：F230-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）02-0212-01
引言
热喷涂技术是通过将涂层材料送入热源加热并熔化后，再利用高速气流将其喷涂在基体表面，进而形成保护涂层的工艺技术。利用热喷涂技术制作的保护涂层具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温和隔热的特点，此外，该技术还能对一些由于磨损、腐蚀导致尺寸发生变化的零件进行修复。如今，热喷涂技术已经在机械制造、石油化工、航空设备制造等领域得到了广泛应用。
1熱喷涂技术

阀门

热喷涂技术属于表面改性技术之一，也是表面工程发展应用的重要内容。所谓热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热熔融或软化，依靠热源自身或外加的压缩气流，将熔滴雾化或推动熔滴形成喷射的粒束，以一定的速度喷射到经过预热处理的工件表面，从而形成有一定特殊性能的牢固涂层的加工方法。
根据热喷涂涂层的形成原理，可以把热喷涂过程分为四个阶段：第一，喷涂材料被熔化的阶段；第二，熔化材料被雾化阶段；第三，雾化喷涂材料向前喷射阶段；第四，喷涂材料沉积成型阶段。当喷涂材料被高温熔化后以一定的速度接触到基材表面时，材料颗粒会带有一定的动能，进而不断对基材表面进行冲击、碰撞。在喷涂材料颗粒与基体接触、碰撞的瞬间，颗粒蕴含的动能会转化为热能传递给基材，进而使基材表面出现凹凸不平的情况，此时降温后的颗粒会呈扁平状粘连在基材表面，进而将坑洼填补完整。喷涂的粒子束接连不断地冲击基材表面，重复碰撞—变形—冷凝—收缩的过程，变形颗粒与基材表面之间以及颗粒与颗粒之间互相交错地粘结在一起，从而形成涂层，其基本过程如图1所示。
2热喷涂技术的类别分析
2.1火焰喷涂技术
火焰喷涂技术的基本特点是：一般金属、非金属基体均可喷涂，对基体的形状和尺寸通常也不受限制，但小孔目前尚不能喷涂；涂层材料广泛，金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材料，可使表面具有各种性能，如耐腐蚀、耐磨损、耐高温、隔热等：涂层的多孔性组织有储油润滑和减摩性能，含有硬质相的喷涂层宏观硬度可达450HB，喷焊层可达65HRC；火焰喷涂对基体影响小，基体变形小，材料组织不发生变化。火焰喷涂技术的缺点：喷涂层与基体结合强度较低，不能承受交变载荷和冲击载荷；基体表面制备要求高；火焰喷涂工艺受多种条件影响，涂层质量尚无有效检测方法。常用火焰喷涂方法有乙炔-氧焰粉末喷涂、乙炔-氧焰线材喷涂等。乙炔-氧焰粉末喷涂用的设备简便可在现场施工适用于设备维修。
2.2等离子喷涂技术
等离子喷涂技术是一种能够使基材表面得到强化或者改变表面性质的技术，该技术能够时基材表面的耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性、隔热性以及防辐射等性能得到加强。等离子喷涂技术是利用直流电驱动作为喷涂热源，之后将陶瓷、合金等材料加热至熔融状态或半熔融状态，之后在利用高速气流喷射至基材表面。等离子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂，喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高等优点。此外，由于等离子喷涂技术是使用惰性气体作为工作气体，因此等离子喷射的涂层不易被氧化。
2.3超音速火焰喷涂技术的原理与应用
超音速火焰喷涂（简称HVOF）是20世纪80年代初在普通火焰喷涂的基础上发展起来的一种新型热喷涂技术。它是利用氢、乙炔、丙烯、煤油等做燃料，用氧气作助燃剂，在燃烧室或特殊的喷嘴中燃烧，产生高达2000～3000℃、2100m/s以上速度的超音速燃烧火焰，同时将粉末送进火焰中，产生熔化或半熔化的粒子，高速撞击在基体表面上沉积形成涂层，其超音速火焰制备的涂层比普通火焰喷涂或等离子喷涂制备的涂层结合强度更高更致密。
2.4电弧喷涂技术
电弧喷涂技术的工作效率非常高，同时工作成本比较低，基材的受热影响较小，因此该技术在防腐、修复、特殊涂层等方面的应用十分广泛。但与等离子喷涂和超音速火焰喷涂相比，电弧喷涂的涂层质量较低，结合强度约20MPa，孔隙率3%～10%，进而限制了电弧喷涂技术的应用范围。
3热喷涂技术在石油化工领域的应用
在石油行业，油田的一些钻井设备零部件、提升设备零部件、泵、球阀、管接头、各种管道等需要耐腐蚀、耐磨零部件可考虑用热喷涂技术，延长其使用寿命。在已有研究中，抽油光杆的内涂层技术已有所突破，并在塔里木油田得到了推广应用。这项技术主要解决原油对抽油杆的腐蚀问题在抽油光杆内壁实施涂层也是喷涂技术的一项突破。对于在钻井工具的磨损问题，从对接箍进行热喷涂Ni、Cr、Si等合金可以使接箍的使用寿命提高5～8倍，还有对钻头进行喷涂或者激光熔敷WC/Co合金，提高钻头的硬度和耐磨强度，使钻头使用效率得到大幅度提高。此外，热喷涂技术还广泛用于稠油开采中的螺杆泵，因结垢和磨损严重，检泵周期很短造成螺杆泵不能正常工作，采用纳米掺杂Al2O3+TiO2等离子喷涂，在油田开采试验中应用，并取得良好效果。炼油厂的催化设备，处于腐蚀严重的环境中，对装置进行等离子喷涂硬质合金粉末，延长设备的使用寿命。通过对海上钻井平台的钢结构进行铝合金的热喷涂和封闭处理，很好地解决了海水对平台的腐蚀问题。
结语
我国的热喷涂技术经过多年的发展，已经取得了较大突破和进步，为我国的国民经济增长作出了非常重要的贡献。今后，热喷涂技术的发展与研究过程应该立足于产品和构件的功能与失效分析、涂层系统设计、热喷涂材料、装备的生产与研发、质量检验与产品认证、市场开拓与营销、产业的技术咨询与服务等方面，进而形成完整的工业体系，推动我国热喷涂技术的不断发展。
参考文献
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