幾種常見熱噴涂技術(shù)在耐磨涂層應(yīng)用中的差異

1.大氣等離子噴涂

大氣等離子噴涂(APS)是應(yīng)用最早、最廣的一種熱噴涂技術(shù)，整個(gè)噴涂過程在大氣環(huán)境下進(jìn)行。APS通常利用Ar、N2和He作為工作介質(zhì)，其核心部件是等離子噴槍，工作原理是在陽極和陰極之間通入上述工作氣體作為介質(zhì)，使其電離并產(chǎn)生等離子弧，通過等離子弧的作用進(jìn)一步將噴涂材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)后進(jìn)行噴涂。

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APS制備的涂層因具有較高的結(jié)合強(qiáng)度等特點(diǎn)而成為摩擦學(xué)界研究的熱門，具有較高的溫度，但其噴涂過程中微粒的飛行速度較低（約300m/s），導(dǎo)致微粒在焰流中易泛起氧化、分解或過熱等題目，難以知足較高的工況要求。因此，研究職員在其基礎(chǔ)上研究出微粒飛行速度更高的超音速等離子噴涂。

2.超音速等離子噴涂

超音速等離子噴涂(SPS)技術(shù)是利用等離子弧與高速氣流混合時(shí)泛起的“擴(kuò)展弧”可以得到不亂會(huì)萃的超音速等離子射流，比擬于大氣等離子噴涂，微粒飛行速度更高，微粒以更大的動(dòng)能撞擊基體，有利于產(chǎn)生更強(qiáng)烈的釘扎作用和更好的鋪展，涂層致密度和結(jié)合強(qiáng)度也就更高。

采用SPS技術(shù)制備出的涂層具有致密的層狀結(jié)構(gòu)、較高的粘接強(qiáng)度等優(yōu)異機(jī)能，它不僅合用于制備高熔點(diǎn)陶瓷噴涂涂層，還合用于制備金屬-陶瓷噴涂復(fù)合涂層和常規(guī)金屬涂層。目前，SPS已經(jīng)成為較前沿的熱噴涂技術(shù)，并得到市場(chǎng)認(rèn)可。

一個(gè)比較典型的應(yīng)用是熱噴涂Mo涂層，Mo具有高熔點(diǎn)(2620℃)、高硬度、高強(qiáng)度、抗高溫粘結(jié)等長處，熱噴涂Mo涂層作為耐磨涂層被廣泛應(yīng)用于材料表面強(qiáng)化或尺寸修復(fù)，Mo也可以作為熱噴涂耐磨涂層的增強(qiáng)相。因?yàn)镸o熔點(diǎn)高，以往主要采用APS制備，但APS鉬涂層易泛起的孔隙降低了它的硬度和耐磨性。不外SPS技術(shù)雖可制備出結(jié)構(gòu)致密且結(jié)合強(qiáng)度高的涂層，但是在噴涂過程中仍存在碳化物脫碳、粉末氧化等題目。

3.超音速空氣燃料噴涂

超音速空氣燃料噴涂(HVAF)是在超音速火焰噴涂(HVOF)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩種噴涂技術(shù)的主要不同點(diǎn)是HVAF采用壓縮空氣為燃料代替氧氣，兩者在火焰溫度和粒子飛行速度方面也都有一定差異。

HVOF被廣泛用于金屬-陶瓷噴涂耐磨涂層的制備，包括WC-Co、WC-Co-Cr、NiCr-CrgCz等涂層；但是HVOF工藝中，碳化物在噴涂焰流中易發(fā)生脫碳而天生脆性相，極大地影響了涂層的耐磨性。

HVAF工藝火焰溫度較低（低于2000°C），但粒子噴射速度更高，較低的火焰溫度改善了原始粉末的過熔和過度氧化的題目，涂層中氧化物含量顯著減少，也有利于按捺噴涂原料中納米微粒在噴涂過程中的長大，在很大程度上改善了HVOF技術(shù)導(dǎo)致噴涂原料熱退化的現(xiàn)象。因此，比擬HVOF技術(shù)，HVAF技術(shù)能以較高的沉積效率，制備出孔隙率低、與基體結(jié)合強(qiáng)度高的涂層。

HVAF較低的焰流溫度有助于進(jìn)一步按捺噴涂過程中非晶材料的過熱和結(jié)晶，在制備鐵基非晶涂層方面有著顯著的上風(fēng)。鐵基非晶材料具有低本錢、高強(qiáng)度、高耐磨性等長處，并且熱噴涂過程中熔融粒子冷凝速度極高，利于非晶的形成，所以熱噴涂鐵基非晶涂層是硬質(zhì)耐磨涂層的研究熱門。

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