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　　腐蝕和磨損是造成材料和零部件失效的主要原因。據有關資料報介紹，發達國家每年由腐蝕和磨損所造成的經濟損失約占國民經濟總產值的4% ～5%，而全世界每年生產的鋼材約有1/10變成鐵銹。我國每年由腐蝕和磨損所造成的經濟損失已達數千億元人民幣。材料是人類文明發展的物資基礎，也是人類文明發展的重要標尺。現代工程對材料性能的要求往往是多重性的，有時甚至是矛盾的。許多工程結構部件，既要求很高的強韌性，同時要求具有很高的表面硬度和耐磨性(材料的強韌性和表面硬度是相矛盾的);既要求很高的高溫強度，又要求具有良好的隔熱性。飛機發動機燃燒室內壁要求材料具有良好的隔熱性，外壁又要求良好的散熱性，對工程材料的雙重性要求越來越重要。這些材料的特殊性能要求往往是發生在材料工作的表面。表面工程技術領域關鍵技術之一噴涂技術就是在不改變基體材料性能的基礎上，賦予材料或零部件表面特殊功能性能，達到提高綜合性能的目的，是制備復合材料工藝技術之一。

　　熱噴涂技術的發展可以分為三個階段：階段是簡單的熱噴涂工藝;第二階段是熱噴涂技術;第三階段是形成完整的熱噴涂工業體系。

　　(1)階段熱噴涂工藝在1910年，瑞士工學博士MUSchoop發明了世界上個金屬噴涂裝置金屬溶液式噴涂。它是將低熔點金屬溶液注入到經過加熱的壓縮空氣氣流中，在壓縮氣流動力的作用下，使金屬溶液霧化并加速噴射沉積到基體表面上形成涂層。

　　這是世界上早的熱噴涂裝置，雖然裝置龐大、效率低，但包含了熱噴涂技術的基本原理和噴涂過程，開創了熱噴涂技術這一新領域。此后，Schoop致力于噴涂裝置的改進，使噴涂材料加熱與霧化破碎同時進行，于1912年研制成功線材火焰噴涂槍，使熱噴涂工藝次得到實際應用，產生了線年Schoop提出了電弧噴涂槍的設計，并于1916年研制成實用型電弧噴涂槍，制備鋼結構長效防腐涂層，將熱噴涂技術真正用于生產實踐。線材火焰噴涂和電弧噴涂作為主要的熱噴涂方法，在20世紀30年代得到了發展。美國Metco金屬噴涂成立后，相繼研究出用空氣渦輪送絲的E型系列噴槍和用電動機送絲的K型系列噴涂槍。用于鋼鐵結構件的噴鋅、噴鋁長效防護涂層。英國成功研制出Schoet粉末火焰噴槍，爾后Metco研制出MetcoP型粉末火焰噴涂槍。從此，世界各國各噴涂專業也相應研究開發了一系列粉末火焰噴涂槍，對熱噴涂技術進行了大量的研究和應用推廣，使得熱噴涂技術有了長足的發展，并取得很大

　　的成績。從20世紀20～30年代開始，熱噴涂技術就大量地用于船舶、鋼結構、水閘門等鋼鐵產品的長效防護。美、英、德、法、日等工業發達國家都制定了熱噴涂相應的技術標準，許多數據都報導了在不同使用環境條件下，不同涂層材料體系和涂層厚度的防護涂層體系與防護涂層壽命指標的選擇建議。美、英、德等國家從20世紀50年代開始，用了10～20年的時間大力推廣該項技術。

　　(2)第二階段熱噴涂技術隨著噴涂技術的發展，新的涂層材料不斷地出現。20世紀50年代初，研制出自熔性合金粉末材料，隨后出現了粉末火焰噴焊技術。自熔性合金粉末材料的研究成功，對熱噴涂技術在工業領域內的應用起到了有力的推動作用。將熱噴涂技術由原來的表面防護與修復，發展到機械零部件的表面強化，不僅用于廢舊零件的修復，同時也用于新品零件的預保護強化涂層的制備，開創了熱噴涂技術應用的新領域。

　　20世紀50年代末期，美國聯合碳化物研制成功燃氣重復爆炸噴涂技術，用于制備高質量碳化物涂層和氧化物陶瓷涂層，并首先應用到航空工業中。

　　燃氣爆炸噴涂粒子速度高，可制備出十分優秀的碳化物金屬陶瓷涂層，但溫度較低，對制備氧化陶瓷涂層依然存在不如人意的地方。隨著航空事業的發展，對航空發動機的性能要求越來越高，發動機零件不僅要有高溫強度，并且必須具備高溫隔熱的性能，以達到提高有效利用發動機熱效率的目的。陶瓷熱障涂層是提高航空發動機熱效率的關鍵技術之一。基本原理是陶瓷具有高的熔點和低的熱導率，同時陶瓷涂層含有一定的孔隙率，能夠將發動機和燃氣輪機的高溫部件與高溫燃氣隔離開來，粉末涂料因而陶瓷涂層成為很好的高溫隔熱涂層材料。為解決陶瓷涂層的應用，美國Plasmadyne和Metco相繼成功研究出等離子噴涂設備、工藝成套技術，從此開拓了等離子噴涂應用技術。等離子噴涂技術的應用有效地改變了熱噴涂技術領域的面貌，解決了難熔金屬材料和陶瓷材料的噴涂技術問題，

　　提高了涂層的結合強度和降低涂層空隙率，大幅度地提高了涂層質量，促進熱噴涂復合材料的迅速發展，在制備特殊涂層功能方面開辟了新的應用領域，極大地加速了熱噴涂涂層材料的開發和擴展了涂層技術的應用范圍。到20世紀60年代，等離子噴涂技術已在工業中得到十分廣泛的應用，成功地應用于飛機發動機零部件熱障涂層的制備，并取得十分顯著的成效。60年代中期，美國聯合碳化物又研究成功等離子噴焊技術，補充和擴展了熱噴涂技術的內涵。至此，熱噴涂技術已包含了氧乙炔火焰噴涂、噴焊;電弧噴涂;燃氣爆炸噴涂;等離子噴涂、噴焊等工藝技術方法，從設備、工藝、涂層材料到應用形成了較為完整的熱噴涂技術體系。

　　隨著工業技術的發展，人們對高速、高效、高質的不斷追求，對零部件的表面性能要求越來越高，這些都促進了熱噴涂技術的發展。20世紀70～90年代熱噴涂技術向著高能、高速、高效發展。美國metco20世紀70年代末開始，

　　逐步研究成功的80kVA高能等離子噴涂成套設備、可控氣氛(低壓或真空)等離子噴涂設備、JP2600系列燃氣高速火焰噴涂設備;聯合碳化物成功推出Dgun噴涂工藝方法;Stellite成功推出JetKote系列高速火焰噴涂設備、系列等離子噴焊設備;捷克國家材料保護研究所研制出200kVA水穩等離子噴涂成套技術;美國TAFA研究推出8830、9000系列電弧噴涂設備和Plazjet250kVA高能高速等離子噴涂設備，JP5000、JP8000燃油高速火焰噴涂設備;加拿大NorthwestMettech和美國Metco研究成功AxialⅢ三電弧軸向送粉等離子噴涂系統，極大地提高噴涂效率和涂層材料的沉積效率;美國UniqueCoat推出的IntelliJetSB250、SB500系列高速活性燃氣噴涂(HVAF)設備，噴涂粒子速度可高到達900m/s;俄羅斯成功推出活性高速電弧噴涂技術;俄羅斯發明冷氣動力噴涂技術以來，德國林德已推出冷氣動力噴涂成套設備技術。

　　隨著等離子噴涂及技術的應用，等離子電弧的惰性和高溫射流特性提供了更加廣泛的涂層材料和涂層應用機會，極大地豐富了熱噴涂涂層材料(特別是高熔點陶瓷材料)的發展和涂層質量的提高。可控氣氛等離子噴涂技術可控制噴涂工藝過程中的環境因素，可得到真空、低壓或惰性氣體等環境條件，制備的涂層密度超過98%，涂層含氧量低于×10-6。迄今為止，航空發動機和燃氣輪機的熱端部件采用熱噴涂技術的零件已達到6000多個，其關鍵零部件的使用壽命提高3～4倍。如JT8發動機采用熱噴涂技術后，其大修期由原來0h提高到16000h。等離子噴涂電弧溫度高，噴涂碳化物(WC/Co)等材料時，不可避免地使碳化物分解產生脫碳，涂層硬度指標下降，而高速燃氣噴涂技術正好彌補了這一缺陷。高速燃氣噴涂技術，如JP5000焰流速度高達2000m/s，粒子速度高達700m/s，涂層結合強度70MPa，WC/Co涂層硬度高達1200HV，具有十分優異的性能，在許多應用領域已取代或部分取代等離子噴涂涂層。粉末涂料

　　(3)第三階段熱噴涂工業體系從Schoop發明的個熔液噴涂裝置，到現在的計算機控制的等離子噴涂設備、高速燃氣噴涂設備、冷氣動力噴涂設備、機器手操作的噴涂設備，噴涂設備已具備成套性、系列化、標準化。涂層材料由

　　金屬絲材到陶瓷棒材，由金屬粉末到金屬陶瓷粉末、陶瓷粉末、塑料粉末，以及它們的復合材料粉末，已形成系列化和標準化。涂層應用領域從簡單的長效防護、廢舊零件的修復，到再制造技術、新品零件的預保護強化，已成為制造技術

　　領域必不可少的重要工藝技術。涂層質量在線檢測、噴涂熱源溫度場分布、噴涂粒子速度測量、在線診斷技術的應用，極大地提高了涂層制備的穩定性和可靠性。涂層技術的應用已滲透到世界各國國民經濟建設的各個領域。僅美國Metco

　　和TAFA，2001年產值分別達到32億和35億美元。國際間的合作與技術交流已逐步形成，1965年在英國召開屆國際熱噴涂會議，此后每2年舉行一次，2003年在日本召開了8屆國際熱噴涂會議。

　　我國應用熱噴涂技術始于20世紀50年代初，開始制造線材火焰噴槍和粉末氣噴槍，60年代研制成功封閉式噴嘴固定式電弧噴槍和陶瓷粉末氣噴槍。氧乙炔火焰噴涂用于廢舊零件的修復，線材火焰噴涂技術用于大面積長效防護。195年，對淮南電廠從田家庵到蚌埠的246座35kVA輸電鐵塔進行噴鋅防護，涂層至今完好，這是國內熱噴涂長效防護工程典型的應用實例。20世紀60年代末期開始研制等離子噴焊技術，同時開始應用粉末火焰噴焊技術。20世紀70年代，

　　等離子噴涂技術和等離子噴焊技術已基本成熟，先后研制出DP50、GP80、HP2000、APS2000等離子噴涂設備和PH100、PH300、PH、PH500系列等離子噴焊設備。等離子噴焊技術應用于閥門密封面和發動機進排閥密封面的制造，在全國范圍內已經完全普及，對提高產品質量和制造業整體技術水平起到積極的推動作用。等離子噴涂技術廣泛地應用于冶金、石化、航空航天、能源等領域，

　　取得十分顯著的成效。20世紀90年代末，成功研制出HT3200型燃油高速火焰噴涂設備和高速電弧噴涂設備。20世紀90年代前，我國從事熱噴涂技術的單位主要分布在各大專院校、研究院所，承擔噴涂設備、涂層材料、涂層工藝方法的

　　研究與開發。經過連續三個五年計劃的大力推廣，已經形成涂層技術研究、涂層材料生產、粉末涂料涂層應用完整的熱噴涂技術體系，并建立了全國性的熱噴涂技術行業協會和熱噴涂標準化技術委員會。各種熱噴涂技術工藝方法廣泛應用產品的制造，解決了眾多產品共性關鍵技術問題，對提高制造業的整體技術起到了積極的促進作用，并取得十分顯著的經濟效益。
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