熱噴塗的介紹

熱噴塗技術可以在設備維修中修舊利廢，使報廢了的零部件“起死回生”；也可以在新產品製造中進行強化和預保護，使其“益壽延年”。可以大量節約能源、節約材料、提高功效（xiào）、降低成本，特別適合我國國情，符合我國現行的經濟政策。是當（dāng）前國（guó）家提倡的節能減排、低能耗、高效率的一（yī）項重要實用技術。

熱噴塗的發展曆程

熱噴塗技術自1910年（nián），由瑞士的M.U.Schoop博（bó）士（shì）完（wán）成最初的金屬熔液噴塗裝置以來，已有超過一百（bǎi）年的曆史。

最初，熱噴塗（tú）主要用於（yú）噴塗裝飾塗層，以氧-乙炔火（huǒ）焰或電弧噴塗鋁線和鋅線（xiàn）為主。上世紀30~40年（nián）代，隨著火（huǒ）焰和電弧線材噴塗設備的完善及火焰（yàn）粉末噴槍的出現，熱噴（pēn）塗（tú）技術從最初的噴塗裝飾塗層發（fā）展為用鋼絲修複（fù）機械零件，噴（pēn）塗鋁或（huò）鋅作為鋼鐵（tiě）結構的防腐蝕塗層。

50年代爆炸噴塗技術及隨後等（děng）離子噴塗技術的開發成功，熱噴塗（tú）技（jì）術在航（háng）天航空等領域獲得了廣泛的應用。同一時期研製成功了自熔合金粉末，使通過（guò）塗（tú）層重熔（róng）工藝消除塗層中的氣孔、與基體實現冶金（jīn）結（jié）合成為可能，擴（kuò）大了熱噴塗（tú）技術的應（yīng）用領域。

80年代初期開發成功超音速火焰（yàn）噴塗技術，90年代（dài）初期得到廣泛應用，使WC-Co硬（yìng）質合金塗層的應用從航天航空（kōng）領域大幅度擴大到各種工業領域。功率高達（dá）200kW的高能等（děng）離子（zǐ）噴（pēn）塗技術、超音速等離子噴塗技術、及軸向送粉式等（děng）離子噴（pēn）塗技術的、尤（yóu）其是高效能超音速等離子噴塗技術的出現，為在（zài）各個工業領域進一步有效地利用熱噴塗技術提（tí）供了有力的手（shǒu）段。

 電弧噴塗和豁（huō）然噴塗（tú）

我國熱噴塗技術是從（cóng）20世紀50年代開始的，當時由吳劍春等人在上海組建了國（guó）內第一個專業化噴塗廠，研（yán）製氧乙炔焰絲材噴塗及電噴裝置，並對外開展金屬噴塗業務。

60年代少數軍（jun1）工單位開始（shǐ）研（yán）究等離子（zǐ）噴塗技術（如北京航空工藝（yì）技術研究所、航天公（gōng）司（sī）火箭技術研究院703所、航（háng）空部門410、420、430廠等單位），在我國軍工部門開始得到應用。

到了70年代中後期出（chū）現（xiàn）了許多品種的（de）氧乙炔火焰金屬粉末噴塗（熔）設備和各種鎳、鐵、鈷基（jī）自熔性合金粉（fěn）及複合（hé）粉末噴塗材料（liào），給熱噴塗技術快速向前發展打下了一個堅實的基（jī）礎。熱噴塗材料是熱噴塗技術的“炊糧”，材料品種的增（zēng）加和性能的（de）改善，將（jiāng）直接（jiē）提高塗層質量。

值得（dé）提（tí）出的是北（běi）京礦冶研究總院等單位在這一階段（duàn）研製並開發了鎳（niè）包鋁等放（fàng）熱型噴塗（tú）材料和多種複（fù）合粉末材料，拓寬了塗層應用範圍，給我國熱（rè）噴塗技（jì）術帶來生機，這一階段可以說是我國熱噴（pēn）塗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（zhōng）後期80年代初才獲得了較（jiào）快的發展。特別（bié）是原國家經委將熱噴（pēn）塗技術作為國家重（chóng）點推廣項目以後，發（fā）展速度更快並取得了顯著（zhe）的經濟效益。

1981年（nián）10月21～27日由國家經委、國（guó）家科委主持在北京召開（kāi）了首屆全（quán）國熱噴（pēn）塗會議，會上宣布在國（guó）家（jiā）經委領導下成立了全國熱噴（pēn）塗協作組，掛靠北（běi）京礦冶研究總院。協作組對上聯係國（guó）家經貿委，對（duì）下（xià）聯係各省市、自（zì）治區經（jīng）委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，形成了跨地區、跨行業、跨部門推廣應（yīng）用熱噴（pēn）塗技術網絡體係。

1991年（nián）國家機電部武漢材料保護研究（jiū）所向國家民（mín）政部申請成立了中（zhōng）國表麵工程協（xié）會熱噴塗專業委員會，現掛靠中國農機院。這兩個噴（pēn）塗行業組織（zhī）的先後成立，大大地促進了我國熱噴塗技術的發展，從業（yè）單位由20世紀80年代初的幾十家到目前已經（jīng）發展到近2000家專業噴塗廠家，可以說這一階段我國熱噴塗技（jì）術（shù）發展到了一（yī）個繁（fán）榮昌盛階段，應用範圍逐漸擴大。

在機械、冶金、石化、電力、鐵路、造紙、輕紡、醫療衛生、軍工和國防等國（guó）民經（jīng）濟許多部門得到（dào）了廣泛（fàn）應用。上世紀（jì）90年代發展（zhǎn）到一個嶄新階段，這一（yī）階段的發展（zhǎn）特點是：設備方麵向（xiàng）高能、高焓、高速度方向發展；材料方麵向（xiàng）係列化、標（biāo）準化、商品（pǐn）化（huà）方（fāng）向發展，以保證多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，如計算機控（kòng）製、機（jī）械操作等；

推廣應用的著重點是：

（1）緊（jǐn）緊抓住推廣應用中的主（zhǔ）要問題。各行業、各地（dì）區抓好量（liàng）大麵廣的典型件進行推廣應（yīng）用（yòng），如：冶金行業的高爐（lú）風口、連鑄機（jī）軋輥、爐底輥，電（diàn）力行（háng）業的鍋爐四管，煤炭行業的刮板機中部槽、液壓支柱，機械行業的閥門，造紙行業的烘缸，紡織行業的羅拉、過絲輪，石油行業的鑽杆（gǎn）、柱塞，製糖行業的（de）底梳、麵梳等。

（2）抓大型關鍵設備的維修與強化，如：冶（yě）金行業的萬噸油壓（yā）機柱塞、煉鐵廠（chǎng）的高爐（lú）大料鍾、寶鋼的高溫爐輥、獨山子煉油廠的燃氣輪機葉片以及濰坊（fāng）純堿廠的二（èr）氧化碳壓（yā）縮機汽缸，這些設備其價值都在百萬元以上，甚至每天創造價值都在百萬元以上，修（xiū）複意義重大。

（3）抓好進口零部件（jiàn）的維修與強化（huà）。近年（nián）來（lái）許多部門進口設備比較多，采用熱噴塗技術進行修複與強化既可（kě）解決生產急需又（yòu）可節約大量外匯。

（4）開展社會主（zhǔ）義大協作（zuò），對重大設備（bèi）采取專家會診，協作攻關。如包鋼引進德國6500m3引風機大軸（zhóu）、北京東方紅煉油廠引進日（rì）本的關鍵設備、武鋼1.7m軋機、西南鋁加工廠號稱（chēng）“國寶”的萬噸油壓機柱塞、貴州鋁廠的碳素電極擠壓成（chéng）形嘴等大型進口關鍵設備都組織專家會診，協（xié）作攻關，成功地進（jìn）行了修複，既解決了企業生產中的難關，又為國家節約了（le）大量外匯，其經濟效（xiào）益和（hé）社會效益重大。

（5）加強國內外的交流與合作，僅全國熱噴塗協作組就已經召開了16屆年會和各種類型的國內外技術（shù）交流活動，舉辦了兩屆中、日熱噴塗技術研討會以及多次國際間（jiān）的技術交流活（huó）動（dòng）。近年來和國際上有影響的相（xiàng）關組織和（hé）企業保持著密切的聯係，如美國金屬學會熱噴塗協會（ASMTSS）、德國焊接學會（DVS）、國際熱噴塗協會（ISPC，CANADA）、蘇爾壽美科公司（SULZER METCO，SWITZERLAND）、普萊克斯公司（PRAXAIR，USA）以及愛羅普拉斯瑪株式會社（shè）（AEROPLASMA，JAPAN）等。

借鑒國外的（de）先進熱噴塗技術，為我（wǒ）國（guó）熱噴（pēn）塗（tú）技術的發（fā）展與提高作出了重要舉措（cuò）。還舉辦6次大型技術講座（zuò）、30多次普及型和專（zhuān）業型技術培訓班，召開7次大型現場技術經驗交流會（huì），出版印刷10餘種論文集。“八五”期間熱噴塗技術的推（tuī）廣應用獲國家“高效優質的熱噴塗技（jì）術”的推廣獎。

超音速噴（pēn）塗和等離（lí）子噴塗

進入21世紀以來，我國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（hé）引進（jìn）、借鑒（jiàn）國外先進技術，目前，中國（guó）已能開發和生產真空等離（lí）子、大氣等離子（zǐ）（高能等離子）、爆炸噴塗、等離子堆焊、電弧噴塗及火焰粉末噴塗及火（huǒ）焰線材噴塗設備，生（shēng）產金屬粉末(Ni、Co、Fe基)、各種（zhǒng）複合粉、陶瓷（cí）、金屬陶瓷粉末、各種合金絲材和（hé）粉芯絲材等，基本上可以滿足國內熱噴塗市（shì）場的（de）需要。有些品種已經達到國際（jì）先進水平。

冷噴塗和爆（bào）炸噴塗

應該特別指（zhǐ）出的是，最早問世的火焰噴塗技術、電弧噴塗技術在飛速（sù）發展的熱噴塗技術（shù）中，不但（dàn）沒有被淘汰，而是經過不斷改進在適應各類材料的噴塗中繼續發展。

各種新型噴塗材料的出（chū）現，進一步擴大了火焰噴塗技術的使用範圍（wéi）。新型火焰噴塗槍可以噴塗各種金屬、陶（táo）瓷、金（jīn）屬加陶瓷的複合材料和各種塑料（liào）粉（fěn）末材料的（de）塗層。盡管等離（lí）子和HVOF/HVAF超音速以及爆炸噴塗的塗層優於常（cháng）規火焰噴塗和電弧噴塗，但由（yóu）於投資大、操作控製係統（tǒng）複雜、設備笨重、無法現（xiàn）場施工（gōng）等缺點，應用範圍受到極大限製（zhì），在防腐和維修市場難以推廣普及。

新型火焰噴塗設備與技術和超音（yīn）速電弧噴塗設（shè）備與技術在工業防腐和零件修複市場中永遠是主要技（jì）術力量。特別值得指出的是，電弧噴塗既是（shì）一種（zhǒng）古老的噴塗技術，又是一種嶄新的噴塗技術。該技術產（chǎn）生於20世紀初，當（dāng）時由於受噴（pēn）塗設（shè）備性能的（de）限製，隻能噴塗一些低熔點的金（jīn）屬材料來防止鋼鐵表麵鏽蝕。隨著熱噴塗技術的發展與提高，電弧噴塗技術也在不斷進步。到了20世紀中期，電弧噴塗技術已經占據了重要（yào）地位。後來由於等離子、爆炸等噴塗技術的出現，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技（jì）術的發展。

進入90年代，由於北京工（gōng）業大學研製成功粉芯絲材，給電弧噴塗技術帶來了生機。粉芯（xīn）絲材既克服了高合金成分難（nán）以拔絲的困難，同時還能使一些不導電的顆粒（lì）材料（陶瓷及碳化物）填充到粉芯絲材（cái）中（zhōng），在電弧噴塗上得以應用，如（rú）Al2O3、TiO2、TiB2和（hé）Cr3C2等。由於粉芯絲材成分易調節、生產周（zhōu）期短、選材便利、成本（běn）較低等優點（diǎn），因此促進了（le）電弧噴塗技術的發展。

近年來高合金、鋅鋁合金（jīn）（85/15）的絲材的出現，使電弧噴塗技術發展得更快。隨著電（diàn）弧噴塗材料的品種不（bú）斷增加（jiā），性能不斷提高，電弧噴塗設備（bèi）又向精密化、自動化方向發展。如超音速電（diàn）弧噴（pēn）塗、高速脈衝電弧噴塗、複合電弧噴塗、保（bǎo）護氣體電弧噴塗和真空電弧（hú）噴塗等（děng），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（shàn）了塗層質量，拓寬了電（diàn）弧噴塗技術的應用領域。當前這項技術很受青睞（lài），在國民經濟許多（duō）部門（mén）發揮了重要作用，使古老的電弧噴塗技（jì）術煥發了青春。

激（jī）光噴（pēn）塗和HVAF超音速噴塗

熱噴塗設備（bèi）與材料經過幾十年的自（zì）主開發和引進、借鑒國外先進技術，目前，中國已能開發和生產真空等離子、大氣等離子、爆炸（zhà）噴塗、等離子堆（duī）焊、電弧噴塗、火焰粉末（mò）噴塗、火焰線材噴塗設備，生產金屬粉末(Ni、Co、Fe基，合計約（yuē）300t/年)、陶瓷（cí）、金屬陶（táo）瓷粉末(Al2O3、Al2O3+TiO2、Cr2O3、WC—Co等，合計（jì）約200t/年)，絲材(Al、Zn、Cu、不鏽鋼等，合計約1000t/年)。

盡管設備總體還沒有達到世界先進水平，材料方麵仍有許多改進之處，但是，中國已成為世界上少數幾個能在熱噴塗（tú）設備和材料上自給自足的國（guó）家之一，基本滿足（zú）熱噴塗（tú）行（háng）業需要。同時，約有10%的設備和材料仍需進口。

真空等離子噴（pēn）塗

熱噴塗技術的應（yīng）用（yòng）現狀

熱噴塗技（jì）術作為一種技（jì）術涉（shè）及麵廣、加工工藝相對簡單靈（líng）活、應用範圍廣、經濟效益大的現代加工新技術，它可使表（biǎo）麵具備耐（nài）磨、防腐、絕熱、耐熱（rè）、導電（diàn）、絕緣、抗衝蝕、抗氧化、減摩、潤滑、防輻射等功能。不但可以用於（yú）機械零部件的修複（fù）和表麵強化（huà），而且可（kě）以（yǐ）用於製造。

由於噴塗材料的選擇範圍廣，不受整體材料（liào）合金化的限製，可較方便地獲得超硬合（hé）金、各種陶瓷或金屬陶瓷塗層以及各種功能塗層，且塗層相對於整體高級材料而言材料用量少（shǎo），比起整體提高材質無疑要（yào）經濟得多，因此可大膽（dǎn）使用貴重材料，其成本不會增加很多，而材料的表麵性能卻（què）能（néng）得到大幅提高，經熱噴塗修複的（de）零件使用壽命一般可以達到（dào）甚至數倍超過新品（pǐn）。

熱噴塗技術未來發展趨勢與展望

從（cóng）未來（lái）的發展趨勢看（kàn），熱噴塗係統工程的研（yán）究將越來越受到人（rén）們的（de）重視。目前許多國家（jiā）都加強（qiáng）了對熱噴塗（tú）係統工程的（de）研究，即從失效分析入（rù）手，通過對表麵預處理，噴塗設備、噴塗材料及噴塗工藝的優化，製定出熱噴塗實施工藝計劃。在發展過程中，熱噴塗技術與其（qí）他學科相互交叉滲透形成了新的表麵處理工藝（yì）。未來熱噴塗技術可能在以下方麵發展：

（1）在噴塗材料的選擇方麵（miàn）：火焰噴塗技（jì）術、等離（lí）子噴（pēn）塗技術和超（chāo）音（yīn）速火焰噴塗技術所（suǒ）采用的粉末型（xíng）噴（pēn）塗材料還將是（shì）市場需求主流，電弧噴塗（tú）技術和冷噴塗技術（shù）噴塗材料的選（xuǎn）擇雖然有一定的局限性，但（dàn）未來隨著工（gōng）藝進步與更新，還將得到進一步拓（tuò）展。

（2）在塗層與基體的結合強度方麵：冷噴塗、超音速火焰（yàn）噴塗、超音速等離子噴塗和LPPS-TF塗層等與基體（tǐ）的結（jié）合（hé）強度相對較高（gāo）的方法，將發揮更大的作用。

（3）在基礎理論的研究方麵：熱噴塗技術是一個（gè）涉及多學科，交叉性很強的邊緣性學科。它由於受到高溫、高速（sù）以及力學非均勻性等參數（shù）因素的影（yǐng）響，熱噴塗技術基礎理論的研究麵臨很大的困難，基礎理論的研究尤為重要。

（4）在新型噴塗材料研發方麵：熱噴塗材料（liào）總的（de）發展趨勢（shì）是：塗層（céng）成分（fèn）的（de）複合化和低雜質化，結構的超微化和納米化，而且納（nà）米結構複合型，多元合金等各種新型材料的研發為研究的熱點。

（5）在（zài）噴塗工藝和設（shè）備研發（fā）方麵（miàn）：提高塗層質量和擴展噴塗材料的關鍵是要提高噴塗粒子的能量和速度，因此，熱噴塗工藝和設備的（de）改進和開發要向著高能和高速的方向發展。

（6）在新的應用領域拓展方麵：熱噴塗技術具有和其它學科彼（bǐ）此滲透（tòu）、相互（hù）貫通的特點，利用這一特點不斷的開發新的熱噴塗技術，並開發出新的熱噴塗技術應用領域。熱噴（pēn）塗技術與其（qí）它相關技術（shù）的結合是探索和（hé）開發熱噴塗新應用（yòng）領域（yù）的（de）有效途徑。