熱噴涂技術是涂覆工藝，其中熔化（或加熱）的材料噴涂到表面上。 “原料”（涂料前體）通過電（等離子體或電弧）或化學方式（燃燒火焰）加熱。

與其他涂覆工藝（例如電鍍 ， 物理和化學氣相沉積）相比，熱噴涂可以在高沉積速率下在大面積上提供厚涂層（大約厚度范圍為20微米至幾毫米，取決于工藝和原料）。 可用于熱噴涂的涂料包括金屬，合金，陶瓷，塑料和復合材料。 它們以粉末或線材形式進料，加熱至熔融或半熔融狀態并以微米尺寸顆粒的形式朝向基材加速。 燃燒或電弧放電通常用作熱噴涂的能量源。 通過許多噴涂顆粒的積累制備所得涂層。 表面可能不會顯著升溫，從而允許涂覆易燃物質。

涂層質量通常通過測量其孔隙率 ， 氧化物含量，宏觀和顯微硬度 ， 粘合強度和表面粗糙度來評估。 通常，涂層質量隨著顆粒速度的增加而增加。

有幾種不同的熱噴涂方式：

等離子噴涂

爆轟噴涂

電弧噴涂

火焰噴涂

高速氧 - 燃料涂層噴涂（HVOF）

高速空氣燃料（HVAF）

溫暖噴涂

冷噴涂

在經典（1910年至1920年之間開發）但仍然廣泛使用的工藝如火焰噴涂和電弧噴涂中，顆粒速度通常較低（<150m / s），并且原材料必須熔化以沉積。 20世紀70年代開發的等離子噴涂采用電弧放電產生的高溫等離子體射流，典型溫度> 15000 K，可以噴涂耐火材料，如氧化物， 鉬等。

系統概述

典型的熱噴涂系統包括以下內容：

噴槍（或噴槍） - 執行熔化和加速待沉積顆粒的核心裝置

進料器 - 通過管子向火炬供應粉末 ， 電線或液體 。

介質供應 - 用于產生火焰或等離子體射流的氣體或液體 ，用于攜帶粉末的氣體等。

機器人 - 用于操縱割炬或待涂層的基板

電源 - 通常為火炬獨立供電

控制臺 - 集成或單獨用于上述所有操作

爆轟熱噴涂工藝

爆震槍由一個長水冷桶組成，帶有用于氣體和粉末的入口閥。 將氧氣和燃料（最常見的乙炔）與粉末一起加入桶中。 火花用于點燃氣體混合物，并且所產生的爆炸加熱并加速粉末通過槍管達到超音速。 在每次爆炸后，使用氮氣脈沖吹掃槍管。 這個過程每秒重復多次。 熱粉末顆粒與基材撞擊時的高動能導致非常致密且堅固的涂層的積累。

等離子噴涂

電線火焰噴涂

在等離子噴涂工藝中，待沉積的材料（原料） - 通常作為粉末 ，有時作為液體 ，懸浮液或線材 - 被引入等離子體噴槍中 ，從等離子體噴槍發出。 在溫度大約為10,000K的射流中，材料熔化并推向基板。 在那里，熔融的液滴變平，迅速凝固并形成沉積物。 通常，沉積物作為涂層保持粘附在基材上; 也可以通過移除基板來制造獨立部件。 存在大量影響顆粒與等離子體射流和基底的相互作用的技術參數，因此影響沉積性質。 這些參數包括原料類型，等離子氣體成分和流速，能量輸入，火炬偏移距離，基板冷卻等。

存款屬性

沉積物由大量薄餅狀的“ 薄片 ”組成，稱為薄片 ，由液滴變平形成。 由于原料粉末通常具有從微米到高于100微米的尺寸，所以薄片具有微米范圍的厚度和幾個到幾百微米的橫向尺寸。 在這些薄片之間，存在小的空隙，例如孔隙，裂縫和不完全粘合的區域。 由于這種獨特的結構，沉積物可具有與散裝材料顯著不同的性質。 這些通常是機械性能，例如較低的強度和模量 ，較高的應變耐受性以及較低的導熱性和導電性 。而且，由于快速凝固 ，沉積物中可存在亞穩相 。

應用

該技術主要用于在結構材料上生產涂層。 這種涂層提供高溫保護（例如用于廢熱管理的 熱障涂層 ）， 腐蝕 ， 腐蝕 ， 磨損 ; 它們還可以改變表面的外觀，電氣或摩擦學性能，更換磨損的材料等。當噴涂在各種形狀的基板上并移除時，可以生產板，管，殼等形式的獨立部件。 。 它也可用于粉末加工（球化，均質化，化學改性等）。 在這種情況下，不存在用于沉積的基底，并且顆粒在飛行期間或在受控環境（例如，水）中固化。 這種帶有變化的技術也可用于產生適合于骨向內生長的多孔結構，作為醫用植入物的涂層。 可以將聚合物分散氣溶膠注入等離子體放電中，以便將該聚合物接枝到基板表面上。該申請主要用于改變聚合物的表面化學。