热喷涂在磨损中的广泛应用

　　磨损是最常见的一种破坏形式，而机械制造和尖端技术的发展与材料的性能所达到的最大极限息息相关，但是随着材料所承受的工作应力和工作温度的不断提高，常使材料在没有达到使用极限之前就由于磨损而导致失效，一辆现代化的汽车，就有2000多个摩擦部位，而纺织机械消耗功率的85％是用于克服摩擦。在工业领域，有70％～80％的机器是因为摩擦磨损而报废，世界能源有1/2～1/3消耗于克服各种形式的摩擦。磨损给国民经济造成的损失非常巨大，因此减轻或克服磨损损失有着巨大的经济意义。

　　热喷涂技术在高温和低温下最大的应用领域是耐磨损。这类涂层具体分为以下几种：

　　（1）耐粘着磨损或划伤——两个表面相对滑动，碎屑从一个表面粘到另一个表面时，发生粘着磨损或划伤。专用典型涂层为钴基碳化钨、镍铬/碳化铬涂层。

　　（2）耐磨粒磨损——当较硬表面在较软表面上滑动，而且两表面之间存在磨损时，发生磨粒磨损。当纤维和丝线在表面高速通过时，也发生磨粒磨损。专有典型涂层为钴基镍铬合金、自熔合金混合钼、氧化铬涂层。

　　（3）耐微振磨损——重复加载和卸载产生周期应力导致表面开裂和大面积脱落。专用典型涂层为氧化铝/二氧化钛涂层。

　　（4）耐气蚀磨损——液体流动在表面产生机械冲击。专用典型涂层为铝青铜涂层。

　　（5）耐冲蚀磨损——气体或液体携带粒子高速冲击表面时，发生冲蚀磨损。专用典型涂层为氧化铝/二氧化钛、氧化铝涂层。

　　纳米陶瓷材料在热喷涂层中的应用

　　纳米陶瓷具有高强度，硬度的同时具有好的塑性，韧性，应用前景广阔，但由于烧结和团聚等难题的困扰，目前制备纳米结构的块体材料还存在一定的技术困难，制备纳米陶瓷涂层可使物体表面具有比常规大尺寸晶粒涂层优越得多的性质（高硬性，耐磨性等），是一个将纳米陶瓷材料应用于工程实际的重要途径。而在众多纳米涂层的制备方法中，最有可能在短时间内产生市场效益的是热喷涂技术：等离子喷涂法制备纳米涂层：等离子焰流速度高，粒子飞行速度高达180～480m/s，使粒子在高温停留时间缩短，降低烧损，长大等问题的程度；另外，等离子焰流温度高（可达17000～18000K），可使粉料在短时间内充分熔融，与工件接触处温度低，又可在短时间内结晶以减少烧损。这是等离子喷涂法用于制备纳米结构涂层的主要原因。

　　L.Ahmed和T.L.Bergan等人对等离子喷涂法制备纳米结构涂层进行了深入研究，通过逐渐减小参数的方法制备涂层，然后分析涂层性能找到最佳的工艺参数。另外，国内外还有很多报道采用等离子喷涂方法制备出纳米结构或含纳米结构的涂层，LeonL.Shaw，DanielGoberman，RuimingRen等人制备了Al₂O₃和TiO₂复合纳米结构涂层并对其性能及显微结构进行了分析，L.Segers，P.Vernin，Brussels/B等人制备了TiO₂中间嵌有纳米尺寸SiO₂粒子的复合涂层。

　　高速火焰喷涂法（HVOF）

　　超声速火焰喷涂（HighVelocityOxy-Fuel）简称HVOF是20世纪80年代初在普通火焰喷涂的基础上发展起来的一种新型热喷涂技术，它可产生高达3200℃的高温高压燃气焰流，速度高达1500m/s以上，将粉末送进火焰中，产生熔化或半熔化的粒子，高速撞击在基体表面上沉积形成涂层，能够获得比普通火焰喷涂或等离子喷涂结合强度更高的致密涂层；混和气体在燃烧室内燃烧，使火焰中的含氧量降低，有利于保护粉末不被氧化，因此被广泛的用于制备纳米结构涂层。