黨哲，高東強

（陜西科技大學(xué)機電工程學(xué)院，陜西 西安 710021）

摩擦磨損造成的能量和物質(zhì)損失均源自材料表面，因此，各類表面工程技術(shù)已成為提高零構(gòu)件材料減摩、耐磨性能的重要方法[1]。熱噴涂技術(shù)是應(yīng)用廣泛的表面工程技術(shù)之一。目前，應(yīng)用熱噴涂技術(shù)制備的涂層已經(jīng)廣泛應(yīng)用在機械設(shè)備中。隨著工業(yè)的發(fā)展，機械設(shè)備的工況要求越來越高，普通大氣等離子噴涂技術(shù)已不能滿足某些特殊工況的需求，其工藝本身也存在一定的局限性，會出現(xiàn)諸如噴涂功率較低、碳化物在噴涂過程中發(fā)生脫碳等情況。為此，研究人員進一步研究出超音速等離子噴涂、超音速空氣燃料噴涂、懸浮液等離子噴涂等技術(shù)。本文介紹了多種熱噴涂技術(shù)的原理、特點及其應(yīng)用于制備減摩耐磨涂層的研究現(xiàn)狀。

1 熱噴涂技術(shù)概述

目前，市場上制備材料表面涂層的方法較多，包括熱噴涂、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、電鍍等。不同的制備方法所獲得的涂層厚度及沉積時的基體溫度等不同，如圖1 所示[2]。

熱噴涂技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的表面工程技術(shù)之一[3]，在航空發(fā)動機、重型燃氣輪機等高端裝備的科研和生產(chǎn)中有著不可替代的作用。減摩耐磨涂層是熱噴涂技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。以航空發(fā)動機為例[4](見圖2)，機匣氣路封嚴涂層、級間篦齒耐磨涂層、葉片榫頭抗微動涂層、葉尖耐磨涂層、葉片阻尼臺耐磨涂層等均采用熱噴涂技術(shù)制備。因此，國內(nèi)外研究人員對熱噴涂技術(shù)及其在減摩耐磨涂層中的應(yīng)用開發(fā)十分重視。

熱噴涂技術(shù)是利用熱源將粉末、絲材、棒材等原材料加熱到熔融、半熔融或塑性軟化狀態(tài)，同時通過高速氣流將其加速噴射撞擊到經(jīng)過預(yù)處理的工件表面，形成具有特定功能的涂層[5]，其原理如圖3 所示。

圖1 不同涂層制備方法的比較[2]Figure 1 Comparison between several methods for preparation of coatings [2]

圖2 熱噴涂涂層在航空發(fā)動機中的應(yīng)用[4]Figure 2 Application of thermally sprayed coatings in aeroengine [4]

圖3 熱噴涂技術(shù)的原理Figure 3 Schematic diagram showing the principle of thermal spraying

與其他表面工程技術(shù)相比，熱噴涂技術(shù)易于實現(xiàn)以高沉積速率完成大面積涂層的生產(chǎn)，且噴涂過程可借助機器人實現(xiàn)自動化，有利于保證批量生產(chǎn)中涂層的生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定。熱噴涂技術(shù)的局限性小[6]，對零件基材狀態(tài)、預(yù)處理沒有過高的要求，而且噴涂原料范圍廣，涵蓋金屬、合金、陶瓷、金屬-陶瓷、高分子材料等(見表1)。因此，熱噴涂技術(shù)在航空航天、石油化工、電子電氣、汽車、醫(yī)療、海洋、礦業(yè)等領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用[7]。

影響熱噴涂涂層性能的主要因素是原料在噴涂焰流中的熔融狀態(tài)(溫度)和飛行速度(微粒的動能)。在大氣等離子噴涂之后出現(xiàn)的各種熱噴涂技術(shù)，無一不是通過提高微粒溫度或速度來獲得性能優(yōu)異的涂層。此外，由于等離子噴涂、爆炸噴涂等技術(shù)無法使用納米粉體進料，在制備納米結(jié)構(gòu)涂層時只能通過造粒將其制為微米級粉體用于噴涂，噴涂工藝和涂層性能均受到限制。因此，研究人員還開發(fā)了懸浮液等離子噴涂(SSPS)，以便獲得特定組織的納米結(jié)構(gòu)涂層。

2 熱噴涂技術(shù)在耐磨涂層領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

2. 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)，整個噴涂過程在大氣環(huán)境下進行[8]。APS 通常利用Ar、N2和H2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一步將噴涂材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)后進行噴涂。

表1 常見熱噴涂材料及其特點和應(yīng)用Table 1 Characteristics and applications of common thermal spraying materials

APS 制備的涂層因具有較高的結(jié)合強度等特點而成為摩擦學(xué)界研究的熱點。Yang 等[9]應(yīng)用APS 制備了鋁青銅-鎳包石墨復(fù)合涂層。該復(fù)合涂層中的鎳包石墨與鋁青銅基質(zhì)具有良好的界面相容性，其磨損率與純鋁青銅涂層相比降低了數(shù)十倍。這是因為隨著摩擦試驗的進行，涂層表面形成了一層石墨自潤滑膜，改善了涂層的摩擦學(xué)性能。Xiao 等[10]應(yīng)用APS 制備了NiCrBSi-Zr 涂層，發(fā)現(xiàn)它具有較低的孔隙率(可達0.6%)和優(yōu)異的減摩耐磨性。周琪等[11]應(yīng)用APS 制備出Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金屬陶瓷涂層，研究了它們在寬溫域內(nèi)的摩擦磨損行為。結(jié)果表明：Ag、CaF2、MoO3在涂層磨損表面發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)所生成的鉬酸銀和鉬酸鈣可以有效改善Cr3C2/NiCr 涂層在600 °C 以上的摩擦學(xué)性能。

APS 雖具有較高的溫度，但其噴涂過程中微粒的飛行速度較低(約300 m/s)[12]，導(dǎo)致微粒在焰流中易出現(xiàn)氧化、分解或過熱等問題，難以滿足較高的工況要求。因此，研究人員在其基礎(chǔ)上研究出微粒飛行速度更高的超音速等離子噴涂。

2. 2 超音速等離子噴涂

微粒的飛行速度是影響熱噴涂涂層質(zhì)量的重要因素，飛行速度越高，微粒將以越大的動能撞擊基體，有利于產(chǎn)生更強烈的釘扎作用和更好的鋪展，涂層致密度和結(jié)合強度也就越高[13]。利用等離子弧與高速氣流混合時出現(xiàn)的“擴展弧”可以得到穩(wěn)定聚集的超音速等離子射流，這便是超音速等離子噴涂(SPS)技術(shù)的基本原理[14]。圖4 為一種SPS 的噴槍結(jié)構(gòu)[15]，此噴槍通過特殊的擴張型噴嘴等結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生較APS 更高的焰流速度，在與APS 工藝相同的噴涂距離(80 ～ 100 mm)，SPS 焰流中微粒飛行速度達到450 ～ 800 m/s[16]，接近HVOF(超音速火焰噴涂)的水平，同時保持高焰流溫度的優(yōu)點。采用SPS 技術(shù)制備出的涂層具有致密的層狀結(jié)構(gòu)、較高的粘接強度等優(yōu)異性能，它不僅適用于制備高熔點陶瓷涂層，還適用于制備金屬-陶瓷復(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)，并得到市場認可。

圖4 SPS 的噴槍結(jié)構(gòu)示意圖[15]Figure 4 Structural sketch of SPS gun [15]

Mo 具有高熔點(2 620 °C)、高硬度、高強度、抗高溫粘結(jié)等優(yōu)點，熱噴涂Mo 涂層作為耐磨涂層被廣泛應(yīng)用于材料表面強化或尺寸修復(fù)，Mo 也可以作為熱噴涂耐磨涂層的增強相[17-18]。由于Mo 熔點高，以往主要采用APS 制備，但APS 鉬涂層易出現(xiàn)的孔隙降低了它的硬度和耐磨性。劉貴民等[19]通過超音速等離噴涂技術(shù)制備的Mo 涂層對電磁軌道炮軌道材料(45CrNiMoVA 鋼)表面進行強化，結(jié)果表明：SPS制備的Mo 涂層均勻致密且氧化輕微，孔隙率低至0.12%，顯微硬度與結(jié)合強度分別可達到482.3 HV(載荷0.1 kg)和52.1 MPa，均優(yōu)于APS 鉬涂層。郭永明等[20]SPS 制備的NiCr-Cr3C2/Mo 復(fù)合涂層以Mo 作為增強相，其顯微硬度較相同條件下制備的純NiCr-Cr3C2涂層提高約10%，并且在750 °C 的高溫滑動摩擦中，Mo 的氧化產(chǎn)物MoO3與Cr2O3在摩擦界面形成潤滑膜，表現(xiàn)出良好的減摩潤滑作用。

APS 的噴涂功率一般在40 kW 左右，而SPS 的噴涂功率在80 kW 左右，甚至更高，焰流能量密度也高于APS 工藝，通過調(diào)整工藝參數(shù)可以在更大范圍內(nèi)調(diào)整微粒的溫度和速度，因此采用SPS 工藝制備高熔點陶瓷涂層以及易脫碳的金屬-陶瓷涂層成為近年來熱噴涂耐磨涂層領(lǐng)域的研究熱點[21]。馬建龍[22]采用SPS 和APS 制備了納米Al2O3-13%(質(zhì)量分數(shù))TiO2復(fù)合陶瓷涂層，并對比研究了涂層的摩擦學(xué)性能，結(jié)果表明：在相同干摩擦條件下，SPS 涂層的耐磨性接近APS 涂層的2 倍。Li 等[16]采用SPS 和HVOF技術(shù)制備了NiCr-Cr3C2涂層，結(jié)果表明：SPS 的沉積效率(60%)明顯高于HVOF 的沉積效率(30%)，且前者孔隙率更低；HVOF 涂層中存在Cr3C2的脫碳產(chǎn)物Cr23C6，SPS 涂層中則不存在此相，即SPS 噴涂過程中碳化物的脫碳較HVOF 輕微，故其顯微硬度(載荷0.3 kg)也高于HVOF 涂層(前者為962 HV，后者為879 HV)；在相同試驗條件下，SPS 涂層的摩擦因數(shù)和磨損質(zhì)量損失也都低于HVOF 涂層。

超音速等離子噴涂可制備出結(jié)構(gòu)致密且結(jié)合強度高的涂層，但是在噴涂過程中仍存在碳化物脫碳、粉末氧化等問題。

2. 3 超音速空氣燃料噴涂

上一節(jié)中提到過的HVOF 是使用特定的噴槍，采用高能噴涂燃料加熱熔融粉材并令其以極高的速度噴射至基材表面而形成涂層。超音速空氣燃料噴涂(HVAF)是在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[23]。HVOF 被廣泛用于金屬-陶瓷耐磨涂層的制備，包括WC-Co、WC-Co-Cr、NiCr-Cr3C2等涂層；但是HVOF 工藝中，碳化物在噴涂焰流中易發(fā)生脫碳而生成脆性相，極大地影響了涂層的耐磨性。HVAF 工藝火焰溫度較低(低于2 000 °C)，但粒子噴射速度更高[24]。較低的火焰溫度改善了原始粉末的過熔和過度氧化的問題，涂層中氧化物含量明顯減少[25]，也有利于抑制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，相比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)合強度高的涂層[26]。

伏利等[27]分別應(yīng)用HVAF 和HVOF 制備WC-10Co-4Cr 涂層，并進行泥沙沖蝕磨損實驗，結(jié)果表明：HVAF 涂層具有更高的硬度、致密度以及更優(yōu)異的抗沖蝕性能。在此之前，Liu 等[24]對比HVOF 和HVAF兩種工藝制備的WC-10Co-4Cr 涂層的摩擦磨損性能后也得出：相比HVOF 涂層(見圖5)，HVAF 涂層具有孔隙率低(0.74%)、顯微硬度高(1 162 HV，載荷0.3 kg)和結(jié)合強度高(74.68 MPa)的特點。

圖5 HVOF(a)和HVAF(b)涂層橫截面的微觀結(jié)構(gòu)[24]Figure 5 Cross-sectional microstructure of HVOF coating (a) and HVAF coating (b) [24]

不少研究人員應(yīng)用HVAF 技術(shù)制備鐵基非晶涂層。因為鐵基非晶材料具有低成本、高強度、高耐磨性等優(yōu)點，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)耐磨涂層的研究熱點。HVAF 較低的焰流溫度有助于進一步抑制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明顯的優(yōu)勢。Ma 等[28]分別采用HVAF 和HVOF 兩種技術(shù)制備了鐵基非晶涂層。在相同條件的干摩擦試驗中，HVAF 涂層的磨損量僅為HVOF 涂層的1/7。HVAF 涂層致密的全非晶組織有利于干摩擦過程中在涂層表面形成更穩(wěn)定且光滑的氧化潤滑膜，這是其耐磨性優(yōu)于HVOF 涂層的主要原因。

2. 4 爆炸噴涂

爆炸噴涂技術(shù)的原理是利用氣體爆炸后產(chǎn)生的能量將粉末原料加熱熔化，使其以極高速度沉積于工件表面，形成堅固的涂層[29]。該技術(shù)最早由美國聯(lián)合碳化物公司開發(fā)，由于在航空發(fā)動機等關(guān)鍵零部件修復(fù)和耐磨防護中表現(xiàn)出無法替代的優(yōu)勢，一直受到嚴格的專利保護。伴隨世界范圍內(nèi)對熱噴涂技術(shù)的日益重視，烏克蘭、中國等研究機構(gòu)相繼開發(fā)出了高性能爆炸噴涂設(shè)備與技術(shù)，對爆炸噴涂涂層和工藝的研究也逐漸增多，該技術(shù)也成為生產(chǎn)高質(zhì)量耐磨涂層最有效的技術(shù)[30]。爆炸噴涂過程中粒子被燃氣-助燃氣體的爆轟加速，具有極高的速度，在沉積過程中釘扎作用強烈，因此所制備的涂層具有極高的致密度和結(jié)合強度。

寬溫域固體潤滑一直是世界范圍內(nèi)的技術(shù)難題和研究熱點，美國航空航天局(NASA)格林研究中心曾開發(fā)了等離子噴涂NiCr-Cr2O3-Ag-BaF2/CaF2涂層(PS304)，用于彈性箔片氣體軸承啟停階段的潤滑防護。以PS304 為代表的寬溫域固體潤滑涂層中金屬粘接相、潤滑相(軟金屬Ag、氟化物共晶)、陶瓷耐磨相之間理化性能差別大。PS304 涂層的結(jié)合強度約為20 MPa，孔隙率超過5%。而爆炸噴涂特別適宜制備上述多相復(fù)合涂層。黃傳兵等[31]采用爆炸噴涂制備了NiCr/Cr3C2-BaF2/CaF2復(fù)合涂層，其組織致密(見圖6)，氟化物燒蝕輕微且在涂層中分布均勻，因此其結(jié)合強度高于APS、HVOF 所制備的該涂層，可達66 MPa。相比于HVOF，爆炸噴涂可以沉積更多的BaF2/CaF2。

圖6 APS(a)、爆炸噴涂(b)、HVOF(c)制備的NiCr/Cr3C2–BaF2/CaF2 涂層[31]Figure 6 NiCr/Cr3C2–BaF2/CaF2 coatings prepared by APS (a), explosive spraying (b), and HVOF (c) [31]

由于爆炸噴涂是脈沖式進行的，基體受熱時間短，碳化物粉末原料發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象的程度較其他熱噴涂技術(shù)低，因而可以保證涂層組織與粉末成分的一致性，這一特點也使其在沉積易分解材料方面具有一定優(yōu)勢[32]。Tian 等[33]采用爆炸噴涂法制備了石墨烯-WC/12Co 復(fù)合涂層，并進行了摩擦磨損試驗，結(jié)果表明：在磨損過程中復(fù)合涂層表面會形成自潤滑膜，摩擦因數(shù)相比不含石墨烯的涂層降低了28%，且復(fù)合涂層的磨損率大大降低。

2. 5 超低壓等離子噴涂

低壓等離子噴涂(LPPS)是20 世紀70 年代發(fā)展起來的涂層制備技術(shù)，其原理是通過熔化液滴在較低壓力的腔室中沉積獲得涂層[34]。目前，LPPS 技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，為了進一步提高涂層質(zhì)量，蘇爾壽美科公司在20 世紀90 年代提出了超低壓等離子噴涂技術(shù)(VLPPS)[35]。該技術(shù)是在LPPS 的基礎(chǔ)上，通過進一步降低真空室壓力以及大幅提高等離子噴槍功率，將粉末加熱、加速，并達到一定比例的氣化，最終沉積形成涂層[36-37]。LPPS 在5 000 ～ 20 000 Pa 下進行，而VLPPS 是在小于100 Pa 的低壓室中應(yīng)用100 kW 以上大功率等離子噴槍進行噴涂[35,38]。傳統(tǒng)的熱噴涂技術(shù)主要用于制備厚度超過100 μm 的涂層。由于VLPPS 的焰流溫度和速度分布比LPPS 更均勻，且覆蓋面積大，因此適用于快速制備大面積、致密均勻的薄涂層。同時，VLPPS 等離子體焰流及噴射距離較長(900 ～ 1 500 mm)，填補了在大型基材上制備厚度為5 ～ 100 μm 涂層技術(shù)的空白[39]。VLPPS 涂層的微觀形貌既可以呈現(xiàn)出層狀結(jié)構(gòu)(類似于APS 和LPPS 涂層)，也可以呈現(xiàn)出柱狀結(jié)構(gòu)(類似于PVD 或CVD 涂層)[34]。

目前，VLPPS 作為一項前沿的熱噴涂技術(shù)多被用于制備熱障涂層，研究人員主要研究其抗氧化性能[40]。應(yīng)用該技術(shù)制備減摩耐磨涂層的相關(guān)研究較少，值得深入開展。

2. 6 懸浮液等離子噴涂

隨著熱噴涂技術(shù)的發(fā)展，納米結(jié)構(gòu)在提高涂層韌性、耐磨性等方面顯現(xiàn)出越來越重要的作用[41]。但是，應(yīng)用傳統(tǒng)的熱噴涂技術(shù)制備納米涂層時會出現(xiàn)一系列問題。由于納米顆粒的粒徑小、質(zhì)量小，熱噴涂過程中無法在常規(guī)條件下直接注入納米粉末原料，從而出現(xiàn)粉末團聚，堵塞進粉系統(tǒng)等問題。此外，即使可注入納米粉末，由于其粒徑小，所傳遞的熱能較高，在噴涂過程中會迅速分解[42]。懸浮液等離子噴涂(SSPS)技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一問題。懸浮液等離子噴涂主要用于納米涂層的制備，應(yīng)用此方法制備納米涂層時可在很大程度上避免出現(xiàn)粉末團聚、堵塞進粉系統(tǒng)等問題。此外，粒子在注入等離子射流之前就為液態(tài)，焰流密度較高。SSPS 是目前新興的一種熱噴涂技術(shù)，它的核心原理是將原始粉末和水或有機溶劑混合在一起形成懸浮液[35]。應(yīng)用SSPS 時，等離子體中的液滴經(jīng)歷了液滴的霧化、液體的汽化、部分細顆粒的燒結(jié)、細小固體的熔融以及對基材的沖擊等一系列物理和化學(xué)過程，如圖7 所示[43]。

圖7 SSPS 過程中懸浮液液滴的變化過程[43]Figure 7 Variation of droplet in suspension during SSPS [43]

SSPS 中等離子體流向基體的熱流密度比常規(guī)APS 在相同功率水平下的熱流密度要高一個數(shù)量級。可以制備傳統(tǒng)噴涂技術(shù)不能制備的涂層，如直接將APS 工藝無法噴涂的顆粒(如SiC)摻入陶瓷基體中[44]。

Murray 等[45]采用SSPS 制備出氧化鋁和釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)復(fù)合涂層，實驗的過程中同時注入粉末和懸浮液。結(jié)果表明：粉末懸浮液涂層的磨損率是傳統(tǒng)粉末涂層的1/2，摩擦因數(shù)為0.3，約為粉末涂層的1/2。這主要是因為粉末懸浮液在噴涂過程中優(yōu)先形成氧化鋁以及涂層具有較低的孔隙率。Bolelli 等[46]采用SSPS 工藝將傳統(tǒng)的干粉添加到了Al2O3顆粒的乙醇懸浮液中，制備出NiCrAlY-Al2O3復(fù)合涂層，可用于機械復(fù)合材料在大范圍溫度下的滑動磨損防護。摩擦磨損試驗結(jié)果表明該涂層的摩擦學(xué)性能優(yōu)異，摩擦因數(shù)在0.35 左右。

2. 7 高速電弧噴涂

電弧噴涂技術(shù)最早在20 世紀初提出，主要應(yīng)用于防護涂層中[47]。電弧噴涂的原理是應(yīng)用2 根連續(xù)且均勻送進的金屬絲短接產(chǎn)生電弧，并以此熔化金屬絲，外加壓縮空氣使熔融顆粒霧化并且加速，熔融的液滴撞擊經(jīng)過預(yù)處理的基材表面發(fā)生變形、展平，并快速凝固、沉積，逐漸形成涂層[48-49]。早期的電弧噴涂技術(shù)制備的涂層存在孔隙率較大、與基體的結(jié)合強度較低等問題[50]。因此，研究人員在普通電弧噴涂技術(shù)的基礎(chǔ)上研究出高速電弧噴涂技術(shù)(HVAS)。相比普通的電弧噴涂，HVAS 具有較高的電弧穩(wěn)定性、沉積效率以及涂層組織致密程度[51-52]。不少研究人員采用HVAS 技術(shù)制備涂層并對其摩擦學(xué)性能進行研究。

王照鋒[53]應(yīng)用HVAS 技術(shù)制備FeCrNi/Ni 包覆金剛石復(fù)合涂層，并研究其摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明：該涂層組織致密，孔隙率較低，呈現(xiàn)典型的層狀結(jié)構(gòu)，因金剛石硬質(zhì)相的存在而具有較高的顯微硬度和優(yōu)異的耐摩擦磨損性能。Ding 等[54]應(yīng)用HVAS 技術(shù)制備出FeCrNi/CBN 復(fù)合涂層，并研究其摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明：該復(fù)合涂層也具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合強度(30.5 MPa)和硬度高，立方氮化硼粉末的加入大大提高了它的耐磨性。Tian 等[55]應(yīng)用HVAS 涂技術(shù)制備出FeNiCrAl 涂層，并研究其摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明：隨著摩擦磨損的進行，在摩擦表面形成了致密的氧化鐵以及Fe3Al 和Al2O3膜，因而具有優(yōu)異的耐磨性。

高速電弧噴涂與普通電弧噴涂的區(qū)別在于，HVAS 對噴槍部分進行了優(yōu)化，在一定程度上提高了霧化氣體壓力和流速，縮短了粒子飛行時間，降低了粒子被氧化的程度，提高了粒子變形與合金化程度，從而改善了涂層的微觀結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

不同的熱噴涂工藝和涂層適用于不同的工況，表2 和表3 分別總結(jié)了不同熱噴涂耐磨涂層的應(yīng)用領(lǐng)域以及不同熱噴涂工藝的優(yōu)勢和存在的問題，為后續(xù)的研究提供一定的參考。

表2 不同熱噴涂耐磨涂層的應(yīng)用領(lǐng)域Table 2 Application scopes of different thermally sprayed wear-resistant coatings

需選擇合適的涂層材料以及相應(yīng)的熱噴涂工藝才能制備適應(yīng)工況要求的減摩耐磨涂層?；诠I(yè)與科技的快速發(fā)展，機械設(shè)備的工況要求越來越高，需要研制出性能更加優(yōu)異的減摩耐磨涂層。一方面，可從涂層材料的組分入手，設(shè)計出具有高強度、硬度或具有自潤滑功能的新材料體系，如在硬質(zhì)的陶瓷涂層或金屬-陶瓷涂層中添加具有自潤滑作用的潤滑相(如石墨、二硫化鉬、高分子材料等)，提高涂層的減摩性能。當前，大多數(shù)研究僅提出加入潤滑相來提高涂層的減摩耐磨性能，并未深入探討最佳原料配比等條件。另一方面，工藝參數(shù)是影響熱噴涂涂層質(zhì)量的重要因素之一，可從優(yōu)化熱噴涂工藝入手，研究不同體系涂層的最佳工藝參數(shù)，為后續(xù)的研究工作奠定基礎(chǔ)。

未來，針對熱噴涂減摩耐磨涂層的研究工作，除上述兩方面外，還需在提高涂層質(zhì)量的同時降低成本，才能更好地令該技術(shù)應(yīng)用在實際生產(chǎn)中。

表3 不同熱噴涂工藝的優(yōu)勢及存在的問題Table 3 Advantages and problems of different thermal spraying processes