中國粉體網(wǎng)訊 金屬熱噴涂是一種通過熱源將金屬材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，高速噴射沉積在基體表面形成功能性涂層的表面改性技術。其核心原理是利用動能與熱能協(xié)同作用實現(xiàn)涂層材料的冶金或機械結合。該技術按熱源形式及工藝特性主要分為電弧噴涂、等離子噴涂、超音速火焰噴涂（HVOF）、火焰噴涂及冷噴涂五類工藝，通過精確控制能量輸入與材料狀態(tài)，賦予基體抗腐蝕、耐磨損、隔熱、導電等多元化性能，已成為現(xiàn)代工業(yè)裝備延壽與功能升級的關鍵手段。
熱噴涂層形成過程示意圖
電弧噴涂
電弧噴涂以兩根金屬絲材為自耗電極，通過其尖端持續(xù)放電產(chǎn)生的超4000℃電弧高溫，瞬間熔化金屬絲端部，隨即被高速壓縮空氣流強力霧化并加速噴射至基體表面。其工藝優(yōu)勢在于設備簡潔便攜、噴涂速率高且綜合成本經(jīng)濟，特別適合大型結構件的現(xiàn)場施工，如橋梁鋼塔、石化儲罐等。典型的鋅、鋁及其合金涂層具有優(yōu)良的犧牲陽極保護效應，成為海洋環(huán)境與工業(yè)大氣防腐的首選衛(wèi)士。同時，不銹鋼、高碳鋼絲材的噴涂層可顯著提升水輪機過流部件、礦山機械等易磨損部位的服役壽命。
電弧噴涂工藝工作原理圖
等離子噴涂
作為尖端熱噴涂技術代表，等離子噴涂依賴非轉移型等離子弧產(chǎn)生的超10000℃高溫核心，可輕松熔融包括高熔點陶瓷在內(nèi)的各類粉末材料。粉末粒子在高速等離子射流裹挾下撞擊基體，形成致密且結合牢固的功能涂層。在惰性氣體或真空環(huán)境防護下，能最大程度抑制材料氧化分解，保障涂層化學純度與相結構穩(wěn)定。這一特性使其成為航空發(fā)動機渦輪葉片熱障涂層（如氧化釔穩(wěn)定氧化鋯）、人工骨骼生物活性羥基磷灰石涂層、高端密封部件耐磨硬質(zhì)涂層的不可替代工藝。
等離子噴涂工藝工作原理圖
超音速火焰噴涂（HVOF）
HVOF技術將燃料氣體（如丙烷、氫氣）與高壓氧氣在特制燃燒室內(nèi)劇烈燃燒，生成超過1500m/s的超音速焰流。噴涂粉末粒子在此環(huán)境中被充分加熱加速，以高達300-500m/s的極限速度轟擊基體，依靠巨大動能實現(xiàn)塑性變形與致密沉積。其最核心優(yōu)勢在于涂層具備無與倫比的致密度（孔隙率<1%）和超高結合強度（>80MPa）。該工藝是制備碳化鎢鈷（WC-Co）、碳化鉻鎳鉻（Cr3C2-NiCr）等超硬耐磨涂層的黃金標準，被廣泛應用于航空發(fā)動機壓氣機葉片、石油鉆探工具及高端液壓設備精密閥芯的抗磨蝕強化。
火焰噴涂
作為歷史最悠久的熱噴涂方法，火焰噴涂以氧-乙炔燃燒火焰作為熱源（溫度2500-3100℃），既可熔化金屬線材，也可加熱特制合金粉末。通過壓縮空氣流將熔融材料霧化后定向噴涂于工件表面。盡管其涂層孔隙率相對較高（10%-20%），結合強度僅屬中等，但其設備投資低、操作靈活簡便的優(yōu)勢十分突出，特別適合現(xiàn)場施工或預算有限場景。其典型應用涵蓋管道外壁熱浸鋅/鋁長效防腐、農(nóng)用機械磨損件現(xiàn)場修復、以及滑動軸承巴氏合金層的便捷制造。
冷噴涂
冷噴涂技術徹底顛覆了"高溫熔融"的傳統(tǒng)路徑。它利用高壓壓縮氣體（氮氣或氦氣）在拉瓦爾噴管中膨脹加速，將固態(tài)金屬粉末粒子加速至300-1200m/s的超音速狀態(tài)。高速粒子撞擊基材時通過劇烈塑性變形實現(xiàn)固態(tài)冶金結合。整個噴涂過程基體溫度可控制在500℃以下，消除了材料相變、氧化、殘余熱應力等諸多問題，使其能夠為鋁、銅、鈦甚至對熱敏感的鎂合金構件噴涂純金屬（如導電銅層）或高活性材料（如鈦合金生物涂層），完美解決了電子元件引腳導電強化、鎂合金部件海洋防腐等傳統(tǒng)熱噴涂無法應對的難題。
應用領域：跨行業(yè)的工程解決方案
金屬熱噴涂憑借其顯著的性能定制能力，深度滲透至現(xiàn)代工業(yè)核心領域：
能源交通：風電塔筒電弧噴涂鋁鋅長效防腐；核反應堆內(nèi)構件等離子噴涂耐輻射涂層；汽車活塞環(huán)HVOF超耐磨碳化鎢強化。
航空航天：航空發(fā)動機渦輪葉片熱障涂層隔絕千度烈焰；飛機起落架HVOF碳化鉻涂層抵御嚴苛磨蝕。
生物醫(yī)療：人工關節(jié)等離子噴涂生物陶瓷誘導骨整合；鈦合金植入體冷噴涂純鈦層提升生物相容性。
電子化工：半導體散熱器冷噴涂高純銅導熱層；反應容器內(nèi)襯等離子噴涂耐蝕合金。
高端制造：模具表面火焰噴涂鎳基合金提升脫模性；3D打印基板冷噴涂銅形成導電基底。
結語
金屬熱噴涂以其獨特的技術邏輯—在高溫瞬間或超速動能中重塑材料表面—構筑了現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的功能化表面解決方案。從經(jīng)典經(jīng)濟的火焰噴涂，到精密極端的等離子與HVOF，再到顛覆創(chuàng)新的冷噴涂，不同工藝在性能、成本與應用場景中各展所長。展望未來，隨著高熵合金涂層、納米復合粉末、智能在線監(jiān)控技術、增減材復合制造技術的迅猛發(fā)展，金屬熱噴涂必將在極端服役環(huán)境裝備、新能源器件、生物集成器械及綠色再制造領域釋放更為澎湃的科技潛能，持續(xù)為工業(yè)裝備賦予更強韌、更智慧、更長壽的表面生命。
參考來源：
吳應東，等：冷噴涂增材制造技術應用研究進展
陳永雄，等：熱噴涂技術的裝備應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景
國洪建，等：熱噴涂技術的研究進展及思考
中國粉體網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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