熱（rè）噴塗技術詳解

熱噴（pēn）塗技術可以在設備（bèi）維修（xiū）中修舊利廢，使報廢了的零部件“起死回生”；也可（kě）以在新產品製造中進行（háng）強化和預保護，使其“益壽延年（nián）”。可以大量節約能源、節約材料、提高功效、降低成本，特別適（shì）合（hé）我國國情，符（fú）合我（wǒ）國現行的經濟政策。是當前國家提倡（chàng）的節（jiē）能減排、低能（néng）耗、高效率的一項重要（yào）實用技術。

熱噴塗的發展（zhǎn）曆程

熱噴塗技術（shù）自1910年，由瑞士的M.U.Schoop博士完（wán）成最初的（de）金屬熔液噴塗裝置以（yǐ）來，已有超過（guò）一百年的曆史。

最初，熱噴塗主要用於噴塗裝飾塗層，以氧-乙炔火焰或電弧（hú）噴塗鋁線和鋅線（xiàn）為主。上世紀30~40年代，隨著火焰和電（diàn）弧線材噴塗設備（bèi）的完善及火焰粉末噴槍的（de）出現，熱噴塗技術（shù）從最（zuì）初的噴塗裝飾塗層發展為用鋼絲修複機械零件，噴（pēn）塗鋁或鋅作為（wéi）鋼（gāng）鐵結構的防腐蝕塗層。

50年代爆炸（zhà）噴塗技（jì）術（shù）及隨後等離子噴塗技術的開發成功，熱噴塗技術在航天航空（kōng）等領域（yù）獲得了廣泛的應用。同一時期研製（zhì）成（chéng）功了自熔合金粉末（mò），使通過（guò）塗層重熔（róng）工（gōng）藝消除塗層中的氣孔、與基體實現冶金結（jié）合成為可能，擴大了熱噴（pēn）塗技術的應用領域。

80年代（dài）初期開發（fā）成功超音速火焰噴塗技術，90年代初期得到廣泛應用，使WC-Co硬質合金塗層（céng）的（de）應用從航天航空領域（yù）大幅度擴大到各種工業領域。功率高達200kW的高能等離子噴塗技術、超音速等離子噴塗技術、及軸向送粉式等離子噴塗技術的、尤其是高（gāo）效能超音速等離子噴塗（tú）技術（shù）的出現（xiàn），為在各個工業領域進一（yī）步有效地利用熱噴塗技術提供了有力的手段。

 電弧噴塗和豁然噴塗

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

60年代少數軍工單位（wèi）開始研（yán）究等離子噴塗技術（如北（běi）京航空工（gōng）藝技術研（yán）究（jiū）所、航天公司火箭技術（shù）研究院703所、航空部門410、420、430廠等單位），在我國軍工部門開始得到應用（yòng）。

到了70年（nián）代中（zhōng）後期出現了許多品種的氧乙炔（quē）火焰金屬粉末噴塗（熔）設備和各種（zhǒng）鎳、鐵、鈷基自熔性合金粉及複合粉末噴塗材（cái）料，給熱噴塗技術快速向前發展打下了一個堅實的基礎。熱噴塗材料是熱噴塗技術的“炊糧”，材料品種的增加和性能（néng）的改善（shàn），將直接提高塗層質量。

值得提出的是北京礦冶研究總院等單位在這一（yī）階段研製並開發了鎳包鋁等放熱型噴塗材料和多種複合粉末材料，拓寬了塗層應用範圍，給我國熱噴塗技術帶來生機，這（zhè）一階段可以說是我國熱噴塗技術發展的初級階段，盡管這一階段有（yǒu）了一定的進展，但總的來說進展緩慢，隻是到了70年代中（zhōng）後期80年代初才獲得了較快的發展。特別（bié）是原國家（jiā）經委將熱噴塗技術作為國家重（chóng）點推廣項目以後，發展速度更快並取（qǔ）得了顯著的經濟效（xiào）益。

1981年10月21～27日由國家（jiā）經委、國家科委主持在北京召開了首屆全國熱噴塗會議，會上宣布在國家經委領導下成（chéng）立了全國熱（rè）噴（pēn）塗協作組，掛（guà）靠北京礦冶研究總院。協作組對上聯係國家經貿委，對（duì）下聯係各省市、自治區經委科技處各部門（mén）科技局，以及大中型企業、大專（zhuān）院校、科研單位等，形成了（le）跨地區、跨行業、跨部門推（tuī）廣應用熱噴塗技術（shù）網絡體係。

1991年國家機電部（bù）武漢（hàn）材料保護研究所向國家民政部申請成立了中國表麵工程（chéng）協會熱噴塗專業委員會，現掛靠（kào）中國農機院。這兩個噴塗（tú）行業（yè）組織的先後成立，大大地促（cù）進了我國熱噴塗（tú）技術的發展（zhǎn），從業單位由20世紀80年代初的幾十家（jiā）到目（mù）前已經發展到近2000家（jiā）專業噴塗廠家，可以說這一階段我國熱噴塗技（jì）術發展到了一（yī）個（gè）繁榮昌（chāng）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、軍工和國防等國民經濟許多部門得到了廣泛應用。上（shàng）世紀90年代發展（zhǎn）到一個嶄新階段（duàn），這（zhè）一階段的（de）發展特點是：設備方麵向（xiàng）高能、高焓、高速度方向發展；材料方麵向係列化、標準化、商品（pǐn）化方（fāng）向發（fā）展，以保證（zhèng）多功能高質量塗層（céng）的需要；工藝技術方麵向機（jī）械化（huà）、自動化（huà）方向發展，如計算機控製、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（yòng）中的主要問題。各行業、各（gè）地區抓好量大麵廣的典型件（jiàn）進（jìn）行推廣應用，如：冶金行業的高爐風口、連鑄機軋輥、爐底輥，電（diàn）力行（háng）業（yè）的鍋爐四管，煤炭行業的刮（guā）板機中部槽（cáo）、液壓支柱，機械行業的閥門，造（zào）紙行（háng）業的烘缸，紡（fǎng）織行業的羅拉（lā）、過絲輪，石油（yóu）行業的鑽杆、柱塞，製糖行業的（de）底（dǐ）梳、麵梳等。

（2）抓大型關鍵設備的維修與（yǔ）強化，如：冶金（jīn）行業（yè）的萬噸油（yóu）壓機柱塞、煉鐵廠的高爐大（dà）料鍾、寶鋼的高溫爐輥（gǔn）、獨山子煉油廠的燃氣輪機葉片以及濰坊純堿廠的（de）二氧化碳壓縮機（jī）汽缸，這些設備其價值都在（zài）百（bǎi）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）抓好進口零部件的維（wéi）修與強化。近年來許多部門進口設備比較多，采用熱噴塗技術（shù）進行（háng）修複與強化既可解決生產急（jí）需又可節約大量外匯。

（4）開展社會主義大協（xié）作（zuò），對重大（dà）設備采取專家會診，協作攻關（guān）。如包鋼引（yǐn）進德國6500m3引風機大軸、北京東方紅煉油廠引進日本的關鍵設備、武鋼1.7m軋機、西南鋁加工（gōng）廠號（hào）稱“國寶”的萬噸油壓機柱（zhù）塞、貴州鋁廠的碳素電極擠壓成形嘴等大型進（jìn）口關鍵設備都組織專家（jiā）會診，協作攻關，成功地進行了修（xiū）複，既（jì）解決了企業生產中的難關（guān），又為（wéi）國家節約了大量外匯，其經（jīng）濟效益和社（shè）會效益重大。

（5）加（jiā）強國（guó）內外的交流與合作，僅全國熱噴塗協（xié）作組就已（yǐ）經召（zhào）開了16屆年會（huì）和各種類型（xíng）的（de）國內外技術交流活動，舉辦（bàn）了兩屆中（zhōng）、日熱（rè）噴塗技術研討會以及多（duō）次國際間的技術（shù）交流活動。近年來和國際（jì）上有影響的相關（guān）組織和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（guó）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（pǔ）萊克斯公司（PRAXAIR，USA）以及愛羅普拉斯瑪株式（shì）會社（AEROPLASMA，JAPAN）等。

借鑒國外的先進熱噴塗技術，為我國熱（rè）噴塗技術的發展與提高作出（chū）了重要舉措（cuò）。還舉辦6次大型技術講座、30多次普及型和專業型技術培訓班，召開7次大型現場技術經驗交流會，出版印刷10餘種（zhǒng）論文集。“八五（wǔ）”期間熱噴塗技術的（de）推廣應用獲國家“高效優質的熱噴塗技術”的推廣獎。

超音速噴塗和等離子噴塗

進入21世紀以來，我國的熱（rè）噴塗（tú）技術已經有了飛快的發展，設備（bèi）與（yǔ）材（cái）料經（jīng）過幾十年的自主開發和引進、借鑒國外先進技術，目前，中國已能開發和生產真空等離子、大氣等離子（高能等離子）、爆炸噴塗、等離子堆焊（hàn）、電弧噴塗及火焰粉末噴塗及火焰線材噴（pēn）塗設備，生產金屬粉末(Ni、Co、Fe基)、各種複合粉、陶瓷、金屬陶瓷粉（fěn）末、各（gè）種合金絲材和粉芯絲材等，基本上可以滿足國內熱噴塗市場（chǎng）的需要。有些品種已經達到國（guó）際先進水平。

冷（lěng）噴塗和爆炸噴塗

應（yīng）該特別指出（chū）的是，最早問世的火焰噴塗（tú）技術、電弧噴塗技術在飛速發展的熱噴塗技術中，不（bú）但沒有被淘汰，而是經過不斷改進在適應各類材料（liào）的噴塗中繼續發展（zhǎn）。

各種新型噴塗材料的出現，進一步擴大了火焰噴塗技（jì）術的使用範（fàn）圍。新型火焰噴塗槍可以噴塗各種金屬、陶瓷、金屬加陶瓷的複合材料和各（gè）種塑料粉末材料的塗層。盡（jìn）管等離子和HVOF/HVAF超音速以及爆炸噴塗的塗層（céng）優於常（cháng）規火焰噴塗和電弧噴塗，但由（yóu）於投資大、操作控製係統複雜、設備笨重、無法現場施工等（děng）缺點，應用範圍受到極大限製，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（hé）超音速電弧噴塗設備與技術在工業防腐和零件修（xiū）複市場中（zhōng）永遠是主要技術力（lì）量。特別值得指出的是，電弧噴塗既是一種古老（lǎo）的噴塗技術，又（yòu）是一種嶄新的噴塗技術。該（gāi）技術產生於20世紀初，當時由於受（shòu）噴塗設備性能的限（xiàn）製，隻能噴塗一些低熔點的金屬材料來防止鋼鐵表麵鏽蝕。隨（suí）著熱噴塗技術的發展與提高，電弧（hú）噴塗技術也在不斷進步（bù）。到了20世（shì）紀中期，電弧噴塗技術已經（jīng）占據了（le）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（háng）天、火箭（jiàn）等尖端技術（shù）的需要，在某種程度上限（xiàn）製了電弧噴塗技術的發展。

進入90年代，由於北京（jīng）工業大學研製成功粉芯絲材（cái），給電（diàn）弧噴塗技術（shù）帶來了生機。粉芯絲材既克服了高合金成分難以拔絲的困難，同時還（hái）能使一（yī）些不導電的顆（kē）粒材料（liào）（陶瓷及碳化物）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。由於粉芯絲材成分（fèn）易調節、生產周（zhōu）期短、選材便利、成本較（jiào）低等優點，因此促（cù）進了電弧噴塗技術（shù）的（de）發展。

近年來高（gāo）合金、鋅鋁合金（85/15）的絲材的出現，使電弧噴塗技術發展得更快（kuài）。隨（suí）著電弧（hú）噴塗材料的品種（zhǒng）不斷增加，性能不（bú）斷提高（gāo），電弧噴塗設備又向精密化、自動化方向（xiàng）發展。如超（chāo）音速電（diàn）弧噴（pēn）塗、高速脈衝電弧噴塗、複合電弧噴塗、保護氣體電弧噴塗和真空電弧噴（pēn）塗等，這（zhè）些新的電弧噴塗工（gōng）藝技術的出現，大大地（dì）提高了噴塗效率，改善了（le）塗層質量，拓寬了電弧噴塗技術的應用領域。當前這項技術很（hěn）受青睞，在國民經濟許多部門發（fā）揮了（le）重要作用（yòng），使（shǐ）古老的電弧噴塗技術煥發了青春。

激光噴塗和HVAF超音（yīn）速噴塗

熱噴（pēn）塗設備與材料經過幾十年（nián）的自主開發和引進、借鑒國外先進技術，目前，中國（guó）已能開發和生產（chǎn）真空等離子、大氣等離（lí）子、爆炸噴塗、等離子堆焊（hàn）、電弧噴塗、火（huǒ）焰粉末噴（pēn）塗、火焰線材噴塗設備，生產（chǎn）金屬粉末(Ni、Co、Fe基，合計約300t/年)、陶瓷、金屬陶瓷（cí）粉末(Al2O3、Al2O3+TiO2、Cr2O3、WC—Co等，合（hé）計（jì）約200t/年)，絲材(Al、Zn、Cu、不鏽（xiù）鋼等，合計約1000t/年（nián）)。

盡管設備（bèi）總體還沒有達到世界先進水平（píng），材料方麵仍有許多改進（jìn）之處（chù），但是，中國已成為世界上少數幾個能在熱噴塗設備和材料上自給自足的國家之一，基本滿（mǎn）足熱噴塗行業需要。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（de）應（yīng）用現狀

熱噴塗（tú）技術作為一種技術涉及麵（miàn）廣、加工工藝相對簡單（dān）靈活、應用範圍廣、經濟（jì）效益大的現代加工新技術，它可使表麵具備耐磨、防腐、絕熱、耐熱、導電、絕緣（yuán）、抗衝蝕、抗氧化、減摩、潤滑、防輻射等功能。不但可以用於機械零部件（jiàn）的修複和表麵強（qiáng）化，而且（qiě）可（kě）以用於製造。

由於噴塗材料（liào）的選擇範（fàn）圍廣，不受整體（tǐ）材料合金化的限製，可較（jiào）方便地（dì）獲得超硬合金、各種陶（táo）瓷或金屬陶瓷塗層以及各（gè）種功能塗層，且塗層相對於整體高級材料而言材料用量少，比起（qǐ）整體提（tí）高材質無疑要經濟得多，因此可大膽使用貴（guì）重材料，其成本不會增加很多，而材料的表麵（miàn）性能卻能得到大幅（fú）提高，經熱噴塗修複的零件使用壽命一般可以達到甚（shèn）至數（shù）倍超過（guò）新（xīn）品。

熱噴塗技術未來發展趨勢與展望

從未來（lái）的發展趨勢看（kàn），熱噴塗係統工程的（de）研究將越來越受到人們的重視。目前許多國家都加強了對熱噴塗係統工程的研究（jiū），即從失（shī）效分（fèn）析入（rù）手，通（tōng）過對表麵預處理（lǐ），噴塗設備、噴塗材料（liào）及（jí）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，熱噴塗技術與其他學科相互（hù）交叉滲透形成了新的表麵處理工藝（yì）。未來熱（rè）噴塗技術可能（néng）在（zài）以下方麵發展：

（1）在噴（pēn）塗材料的選擇方麵：火焰噴塗技術、等離子噴塗技術和超音速火焰噴（pēn）塗技術所采用的粉末型噴塗材料（liào）還將是市場需求主（zhǔ）流（liú），電弧噴塗技術和冷（lěng）噴塗技術噴（pēn）塗材料的選擇（zé）雖然有一定的局限性，但未來（lái）隨著工藝進步與更新，還將得到進一（yī）步拓展。

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

（3）在基礎理論的研究方麵：熱噴塗技術是一個涉及多學科，交（jiāo）叉性很強的邊（biān）緣（yuán）性學科。它由於受到高溫（wēn）、高速以及力（lì）學非均勻性等（děng）參數因素的影響，熱噴塗技術基礎理（lǐ）論的研（yán）究麵臨很（hěn）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：熱噴塗材料總的發展（zhǎn）趨勢是：塗層成（chéng）分的複（fù）合化和低雜質化，結構的超微化和納（nà）米化，而且納米結構（gòu）複合型，多元合金等（děng）各（gè）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（fā）方（fāng）麵：提高塗（tú）層質量和擴展噴塗（tú）材料的關鍵是要提高噴塗粒子的能量和（hé）速（sù）度，因此，熱噴塗工藝和設備的改進和開（kāi）發要向（xiàng）著高能（néng）和高速的方向發展。

（6）在（zài）新的（de）應用領域拓展方麵：熱噴塗技術具有和其它學科彼此滲透、相互貫通的特點，利用這一特點不斷的開發（fā）新的（de）熱噴塗技術，並開發出新的（de）熱噴塗技術應用領域。熱噴塗技術與其它相關技術的結合（hé）是探索（suǒ）和開發熱（rè）噴塗新應用領域的有效途徑。