熱噴塗的（de）介（jiè）紹

熱噴塗技術可（kě）以在設備維修中修舊利廢，使報廢了的零部件“起死（sǐ）回生”；也（yě）可以在新產品製造（zào）中進（jìn）行強化和預（yù）保護，使其“益壽延年”。可（kě）以大量節約能（néng）源、節約材料、提高功效、降低成本，特別（bié）適合我（wǒ）國國情，符合我國現行的經濟（jì）政策。是當前國家提倡的節能減排、低能耗、高效率的一項重要實用技術。

熱噴（pēn）塗的發展曆程

熱噴塗（tú）技術自1910年，由瑞士的M.U.Schoop博士完成最初的（de）金屬熔液噴塗裝置以來，已有（yǒu）超過一（yī）百年的曆史。

最（zuì）初，熱噴塗主要用於噴塗裝飾（shì）塗層，以氧-乙炔火焰或電弧噴塗鋁線（xiàn）和鋅線為主。上世紀（jì）30~40年代，隨著火（huǒ）焰和電（diàn）弧線材噴塗設備的完善及火焰粉末（mò）噴槍的（de）出現，熱噴塗（tú）技（jì）術從最初的噴塗裝（zhuāng）飾塗層發展為用鋼絲修複機械零件，噴塗鋁或（huò）鋅作為鋼鐵（tiě）結構的防腐蝕塗層。

50年代爆（bào）炸噴塗技術及隨後等離（lí）子噴塗技術的（de）開發成功，熱噴塗技術在航天航空等領域獲得了廣泛的應（yīng）用。同一時期研製（zhì）成功了自熔合金粉末，使通過塗（tú）層重熔工藝消（xiāo）除塗層中的氣孔、與基體（tǐ）實現冶金結合成為（wéi）可能，擴大了熱噴塗技（jì）術的應用領域。

80年代初期開發（fā）成功超音速火焰噴塗技術，90年代初期（qī）得到（dào）廣泛應用，使WC-Co硬（yìng）質合金塗層的應用從航天航空領域大幅度擴大到各種工（gōng）業領域（yù）。功率高達200kW的高能（néng）等離子噴塗技術、超音速等離子噴塗技術、及軸向送粉式等離子（zǐ）噴（pēn）塗技術的、尤其是高（gāo）效能超音速等離子（zǐ）噴塗技術的出現，為（wéi）在（zài）各個工業領域（yù）進一步有效地利用熱噴塗技（jì）術提供了有力的手段。

 電弧噴塗（tú）和豁（huō）然噴塗

我國熱噴（pēn）塗技術是（shì）從20世紀50年（nián）代開始的，當時由吳（wú）劍春（chūn）等人在上海組（zǔ）建了國內第一個專業化噴塗廠，研製氧乙炔焰（yàn）絲材噴塗及電噴裝置，並（bìng）對外開展金屬噴塗業務。

60年代少數軍工單位開始研究等離子噴塗技術（如北京航空工（gōng）藝技（jì）術研究所、航天公司火箭技術研究院（yuàn）703所、航空部門410、420、430廠（chǎng）等單位），在我國軍工部門開始得到應用。

到了70年代中（zhōng）後（hòu）期出現了許多品種的氧乙炔火焰金屬粉末噴塗（熔）設備和（hé）各種鎳、鐵、鈷基自熔（róng）性合金粉及複合粉末噴塗材料（liào），給熱噴塗技術快速向前發展打下了（le）一個堅實的（de）基礎。熱噴塗材料是熱噴塗技術的“炊糧”，材料品種的增加和性能的改善，將直接提高塗層（céng）質量。

值得提出的是北京礦冶（yě）研究總院等單位在這一階（jiē）段研製並開（kāi）發了鎳包鋁等放熱型噴塗材料和多種複合（hé）粉末（mò）材料，拓寬了塗層（céng）應用範圍，給我國熱噴（pēn）塗技術帶來生（shēng）機，這（zhè）一階（jiē）段可以說是我國熱噴塗（tú）技術發展的初級階段，盡管這一階段有了一定的進展，但總的來說進展（zhǎn）緩慢，隻是到了70年代中後期80年代初才獲得了較快的發展。特別是（shì）原國家經委將熱噴塗技（jì）術作為國家重點推廣項目以後，發展速度更（gèng）快並取得了（le）顯著（zhe）的經（jīng）濟效益。

1981年10月21～27日由國家經委、國家科委主持（chí）在北京召開了首屆（jiè）全國熱噴塗會議，會上宣布（bù）在國家經委領導下成（chéng）立了全國熱噴（pēn）塗協作（zuò）組，掛靠北京礦冶研究總院。協作組對上聯係國家經貿委，對下聯係各省市、自治區經委（wěi）科技處各部門科技局，以及大中型企業、大專院校（xiào）、科研單位等，形（xíng）成了跨地區、跨行業、跨部門推廣應用熱噴塗技術（shù）網絡體係。

1991年國家機電部（bù）武漢材料保（bǎo）護研（yán）究所向國家民（mín）政部申請成（chéng）立了中國表麵工程協會熱（rè）噴塗（tú）專業委員會，現（xiàn）掛靠中國農（nóng）機院。這兩個噴塗行業組織的先後成（chéng）立，大大地促進（jìn）了（le）我國熱噴塗技術的發展，從業單位由20世紀80年代初的（de）幾十家到目前已經發展到近2000家專（zhuān）業噴塗廠家，可以說這一階段我國熱噴塗技術發展到了一個繁榮昌盛階段，應用範圍逐（zhú）漸擴大。

在機械、冶金、石化、電力、鐵路、造紙、輕紡（fǎng）、醫療（liáo）衛生、軍工和國防等國民經濟許多部門得到了廣泛應用。上世紀90年代發展（zhǎn）到一個嶄新階段，這一階段的發展（zhǎn）特（tè）點是：設備方麵向高能、高焓、高（gāo）速度方向發展；材料方麵（miàn）向係列化、標準化、商品化方向發展，以保證多（duō）功能高質量塗層的需要；工藝技術方麵向機械化、自動化方向發展（zhǎn），如計算機控製、機械操作等；

推廣應用的著重點是：

（1）緊緊抓住（zhù）推（tuī）廣應用（yòng）中的主要問題。各行業、各地區抓好量大麵廣的典型件（jiàn）進行推廣應用（yòng），如：冶金行業的高爐（lú）風（fēng）口、連（lián）鑄機軋輥、爐底輥，電力行業的（de）鍋爐四管，煤炭行業的刮板機中部槽、液壓支柱，機械行業的閥門，造紙行業的（de）烘缸，紡織行（háng）業的羅拉、過絲輪，石油行業的鑽杆、柱塞，製糖行業的底梳、麵梳等。

（2）抓大型關鍵設（shè）備的維修與強化，如：冶金行業的萬噸油壓機柱（zhù）塞（sāi）、煉鐵廠的高爐大料鍾、寶鋼的高溫爐輥、獨山子煉油廠的燃（rán）氣輪機葉片以及濰坊純堿廠的（de）二氧化碳壓縮機汽缸，這些設備其價值都在百萬（wàn）元以上，甚至每天創造價值都在百萬元以上，修複意義重大。

（3）抓好進口零部件（jiàn）的維修（xiū）與強化。近年來許（xǔ）多部門進口設備比（bǐ）較多，采用熱噴塗（tú）技（jì）術進行修複與（yǔ）強化既可解決生產急需又可節約大量（liàng）外（wài）匯。

（4）開展社會主義大協作，對重大設（shè）備采取專家會診，協作攻關。如包鋼引進德國6500m3引風機大軸、北京東方紅煉油廠引進（jìn）日本的關鍵設備、武鋼1.7m軋機、西南鋁加工（gōng）廠（chǎng）號稱“國寶”的萬噸油壓（yā）機柱塞（sāi）、貴州鋁廠的碳（tàn）素電極擠壓成形（xíng）嘴等大型（xíng）進口關（guān）鍵（jiàn）設備都組織專家會診，協作攻（gōng）關，成功地進行了修複，既解決了企業生產中的難關，又為國家節約了大量外匯，其（qí）經濟效益和社會效益重大。

（5）加強國內外的交流與合作（zuò），僅全國（guó）熱噴塗協作組就已經召開了16屆年會和各種類型的國內（nèi）外技術交流活（huó）動，舉辦了兩屆中、日熱噴塗技術研討會以及多（duō）次國際間的技術交流活動。近年來和（hé）國際上有影響的（de）相關組織和企業保持（chí）著密切的聯係，如（rú）美國金屬（shǔ）學會熱噴塗協會（ASMTSS）、德國焊接學會（DVS）、國際熱（rè）噴塗協會（ISPC，CANADA）、蘇爾壽美科（kē）公司（SULZER METCO，SWITZERLAND）、普萊（lái）克斯公司（PRAXAIR，USA）以及愛羅（luó）普拉斯瑪株式會社（AEROPLASMA，JAPAN）等。

借鑒國外的先進熱噴塗技術，為我國熱噴塗技術的發展與提高作出了重要舉措。還舉辦6次大型技術（shù）講座、30多次普及（jí）型和專業型技術培訓（xùn）班，召開7次大型現場技術經驗交流會，出版（bǎn）印刷10餘種論文集。“八五”期間熱噴塗技術的（de）推廣應用獲（huò）國（guó）家“高效優質的熱噴塗技術”的（de）推廣獎。

超音速噴塗和（hé）等離子噴塗

進入21世（shì）紀以來，我國（guó）的熱噴塗技術已經有了飛快的發展，設備與材料經過幾十年的自主開發和引進、借鑒國外先進技術，目前，中國已（yǐ）能開（kāi）發和（hé）生產真空等離子、大氣等（děng）離子（zǐ）（高能等離子）、爆炸噴塗、等離子堆焊、電弧噴（pēn）塗及火焰粉末（mò）噴塗及火焰線材噴塗設備，生產金屬粉末(Ni、Co、Fe基（jī）)、各種複合粉、陶瓷、金屬陶瓷粉末、各（gè）種合金絲材和粉芯絲材等，基本（běn）上可以滿足國內熱噴塗市（shì）場（chǎng）的需要（yào）。有些品種已經達到國際先進水平。

冷噴塗（tú）和爆炸噴塗

應該特別指出的是，最早問（wèn）世的火焰噴塗技術、電弧噴塗（tú）技術在飛速發展的熱噴塗技術中，不但沒（méi）有被淘汰，而是經過不（bú）斷（duàn）改進在適應各類材（cái）料的噴（pēn）塗中繼續（xù）發展。

各種新型（xíng）噴塗材料的出現，進一步擴大了火焰噴塗技術（shù）的使用範圍。新（xīn）型火（huǒ）焰噴塗槍可以（yǐ）噴塗各種金（jīn）屬（shǔ）、陶瓷、金屬加陶（táo）瓷的複合（hé）材料（liào）和各種塑料粉末材料的（de）塗層。盡管等離子和HVOF/HVAF超音速以及爆炸噴塗的（de）塗層優於常規火焰（yàn）噴塗和電弧噴塗，但由於投資大、操作控製係統複雜、設備笨重、無法現場（chǎng）施工等缺點，應用範圍受到極大限製，在防（fáng）腐和維修（xiū）市場難以（yǐ）推廣普及。

新型火焰噴塗（tú）設備（bèi）與技術和超音速電弧噴塗設備與技術在工業防腐和零件修複市場中永遠是主要技術（shù）力量。特別值得指（zhǐ）出的是，電弧噴塗既（jì）是一種古老的（de）噴塗技術，又是（shì）一種（zhǒng）嶄新的噴塗技術。該技術產生於（yú）20世紀初（chū），當（dāng）時由於（yú）受（shòu）噴塗設（shè）備性能的限製，隻能噴塗一些低熔點的金屬材料（liào）來防止鋼鐵表麵鏽蝕。隨著熱噴塗技術的發展（zhǎn）與提高（gāo），電弧噴塗（tú）技術也在不斷進步。到了20世紀中期，電弧噴塗技術已經占據了（le）重要地位。後來由於等（děng）離子、爆炸等噴塗技術的出（chū）現，能滿足航空、航天、火箭等尖端技術的需要，在某種程度上限製了電弧噴塗（tú）技術（shù）的發展。

進入（rù）90年代，由於北京（jīng）工業大學研製成功粉芯絲（sī）材，給電（diàn）弧噴塗技術帶來了生機。粉芯絲材既克服了高合金成分難以拔（bá）絲（sī）的困難，同時還能使一些不導電的顆粒材料（陶瓷及碳（tàn）化物）填充到粉芯絲材中，在電弧噴塗上得（dé）以應用，如Al2O3、TiO2、TiB2和Cr3C2等。由於粉（fěn）芯絲材成（chéng）分易（yì）調節、生產周期短、選材便利、成本較低等優點，因此促進了電弧噴（pēn）塗技術（shù）的發展。

近年來高合金、鋅鋁（lǚ）合金（jīn）（85/15）的絲（sī）材的出現，使（shǐ）電弧噴（pēn）塗技術發展得更快。隨著電弧噴塗材（cái）料的品種不斷增加，性能不斷提高，電弧噴塗設（shè）備又向精密化、自動（dòng）化方向發展。如超音速電弧噴塗、高速脈（mò）衝電弧噴（pēn）塗、複合電弧噴塗、保護氣體電弧噴塗（tú）和真（zhēn）空電（diàn）弧噴塗等，這些新的電弧噴塗工藝技術的出現，大大地提高了噴塗效率，改善了塗層質量，拓寬了電弧噴塗技術的應用領域。當前（qián）這項技術很受青睞，在國民（mín）經濟許多部門發揮了重要作用，使古老的（de）電弧噴塗技術煥發了（le）青春。

激光噴塗和HVAF超音速噴塗

熱噴塗設備與材料經過幾十年的自主開發和（hé）引進、借鑒國（guó）外（wài）先（xiān）進技（jì）術，目前，中國已（yǐ）能開發和生產真空等離（lí）子、大氣等離（lí）子、爆炸噴塗、等離（lí）子堆焊、電弧噴塗、火焰粉末噴塗、火焰線材噴塗設備，生產金屬粉末(Ni、Co、Fe基，合（hé）計（jì）約300t/年)、陶瓷、金屬陶瓷粉末(Al2O3、Al2O3+TiO2、Cr2O3、WC—Co等，合計約200t/年)，絲材(Al、Zn、Cu、不鏽鋼等，合計約1000t/年)。

盡管設（shè）備總體還沒有達到世界先進水平，材料方（fāng）麵仍（réng）有許多改（gǎi）進之處，但（dàn）是（shì），中國已成為世界上少數幾個能（néng）在熱（rè）噴塗設備和（hé）材料上自給（gěi）自足的國家之一，基本（běn）滿足（zú）熱噴（pēn）塗行業需要。同時，約有10%的設備和材料仍需進口。

真（zhēn）空等離子噴塗

熱噴塗技術的應用現狀

熱噴塗技術（shù）作為一種技術涉及麵廣、加工工藝相對簡單靈活、應用範圍廣、經濟效益大的現代加工（gōng）新技術，它可使表麵具備耐磨、防腐、絕熱、耐熱、導電、絕緣、抗衝蝕（shí）、抗氧化、減摩、潤滑、防輻射（shè）等功能。不但可以用於機械（xiè）零部件的修（xiū）複和表麵強化，而（ér）且（qiě）可以用於製造。

由於（yú）噴塗材料的（de）選擇範圍廣，不受整體材料合金化的限製，可較方便地獲得超硬合金（jīn）、各種陶瓷或金屬陶瓷塗層以及各種功（gōng）能塗層，且塗層相對於整體高級材（cái）料而言（yán）材料用（yòng）量少，比起整體提高材質（zhì）無疑要經濟得多（duō），因此可大膽使用貴重材（cái）料，其成（chéng）本不會增加很多（duō），而材料的表麵性能卻能得到大幅提高（gāo），經熱噴塗修複的零件使用壽命（mìng）一般可以達到甚至數倍超過新品。

熱噴塗技術未來（lái）發展趨勢（shì）與展望

從未來的發展趨勢看，熱噴塗係統工程的研究（jiū）將越來越受到人們的重視。目前許多（duō）國家都加強了對（duì）熱噴塗係統工程的研究，即從失（shī）效分析入手，通過對表麵預處理，噴塗設備、噴塗（tú）材料及噴塗工藝的優化，製定（dìng）出熱噴塗實施工藝計劃。在發展（zhǎn）過程中，熱噴塗技術與其他學（xué）科相互（hù）交叉滲透形成了新的表麵處理工藝。未來熱噴塗技術可（kě）能在以下方麵發（fā）展：

（1）在噴（pēn）塗（tú）材料的選擇方麵：火焰噴塗技術（shù）、等離（lí）子噴塗技術和超音速火焰噴塗技術所采用的粉末型噴塗材料還將是市場需求主流，電弧噴塗技術和冷噴塗技術噴塗材料的選擇雖然有一定的局（jú）限性（xìng），但未來隨著工藝進步（bù）與更新，還將得到進一步拓展。

（2）在塗層與基體的結合強度方麵：冷噴塗、超音速火（huǒ）焰噴（pēn）塗、超音速等離子噴塗和LPPS-TF塗層等與基體的結合強度相對較（jiào）高的方（fāng）法，將（jiāng）發揮（huī）更大的作用。

（3）在基礎理論的研究方（fāng）麵（miàn）：熱噴（pēn）塗技術是一個涉及多（duō）學科，交叉性很強的邊緣性（xìng）學科。它由於受到高溫、高速以及力學非均勻性等參數因素的影響，熱噴塗技術基礎理論的（de）研究麵臨很大（dà）的困難，基礎理論的研（yán）究尤為重要。

（4）在新型噴塗（tú）材料研發（fā）方麵：熱噴塗（tú）材料總的發展趨勢是（shì）：塗（tú）層成分的複合化和低（dī）雜質化，結構的超微化和納米化，而且納米結構複（fù）合型，多元合金（jīn）等各種新型（xíng）材料的研發為研究的熱點。

（5）在噴塗工藝和設備研發方麵：提（tí）高塗層質量和擴展噴塗材料的關鍵是要提高噴（pēn）塗粒子的（de）能量和速度，因此，熱噴塗工藝和設備的改進和開發（fā）要（yào）向著（zhe）高能和高速的方向發展。

（6）在新的應用領域（yù）拓展方麵（miàn）：熱噴塗技術具有和其它學科彼此滲透、相（xiàng）互貫通的特點，利用這一特點不斷的開發（fā）新的熱噴塗技術（shù），並開發出新的熱噴塗技術應用領域。熱噴塗技術與其它相關技術的（de）結合是探索和開發熱噴塗新應用領域的（de）有效途徑。