摘要：本文介绍了常用的关于制备耐磨涂层的热喷涂技术，着重介绍了超音速火焰喷涂、高速电弧喷涂、激光熔敷、爆炸喷涂等热喷涂技术及其实际应用，最后对热喷涂制备耐磨涂层的应用现状进行了概述和探讨。
关键词：耐磨涂层；热喷涂；超音速火焰喷涂；高速电弧喷涂；激光熔敷；爆炸喷涂；应用现状；总结；探讨
热喷涂是火焰中的线性或粉末材料，等离子弧热源在加热或熔化，并且机械高速流动在加速形成高速液滴雾化的作用下，喷射到基板的表面，从而冷却形成的耐腐蚀性，隔热性，耐磨性，抗氧，导电性，绝缘性，防辐射涂层均具有该技术的特殊功能。随着热喷涂技术的发展，其应用范围不断扩大，是航空航天，绝缘涂料，防火涂料，涂料一般生产中新型隔热涂料的主要应用。此外，热喷涂技术在磨损中的应用已广泛用于修理机器零件的磨损，或者在制备耐磨涂层的基材表面。本文主要综述了常用的耐热涂料制备喷涂方法。
热喷涂根据热源的不同分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和特种喷涂四种基本方法。根据提高射流和喷涂粒子速度的需要而发展起来的特种喷涂包含有爆炸喷涂、高速活性燃气火焰喷涂（HVAF）、高速等离子喷涂、超音速火焰喷涂（HVOF）、高速电弧喷涂、活性电弧喷涂、三阴极内送粉等离子喷涂、溶液等离子喷涂(SPS)、冷气动力喷涂(CGDS)等新技术。特种喷涂的粒子飞行速度高，极适用于喷涂一些难熔金属、活性金属或碳化物等涂层材料，制得涂层的质量较高。
超音速火焰喷涂的设计是参照火箭发动机的喷嘴结构及其高速燃烧原理，在喷枪出口处的速度达到声速后，在特殊设计的燃烧室中，利用丙烷气(C3H8)、丙烯(C3H6)等碳氢系燃气或将柴油或煤油(C10H20)液体燃料经过雾化后与高压氧气燃烧，从而产生2800-3000℃以上的高温高压高速焰流(如JP-5000喷枪的射流速度高达2100m/s以上)，将待喷涂的粉末材料送入到高速焰流中，产生的熔化或半熔化的颗粒经过高速撞击到待喷涂工件的表面从而沉积形成涂层。这种方法的喷涂温度较低，喷涂速度快，喷涂颗粒仅少量发生氧化熔融，几乎不与周围大气发生反应，适合于喷涂碳化物涂层或WC-C0、Cr3C2-NiCr类碳化物涂层、微观组织变化小，因为其制得的涂层具有结构致密，结合强度高，孔隙率低等优点而广泛应用于制作各种耐磨涂层。
伍超群等人采用超音速火焰喷涂技术（HVAF）和低压等离子喷涂技术（LPPS）在铜基体上制备镍基涂层，研究其室温摩擦磨损性能，结果表明，HVAF制备的镍基涂层中存在Ni3B、M23C6、M7C3等硬质相，具有较好的耐磨性，而LPPS在真空状态下，喷涂温度高，原始颗粒中镍基固溶体及大量硼化物等发生熔融而不发生氧化，因此在撞击到铜基体时，形成硬度较低的非晶相。傅迎庆等人采用超音速火焰喷涂方法，在45钢表面以FeAl晶体粉末和Al65Cu20Cr15准晶粉末为喷涂材料制备涂层。结果表明，采用准晶粉末进行超音速火焰喷涂时，制得的喷涂涂层的相组成基本与原始粉末相同，只是准晶相的体积含量相对较小，而晶体相的含量较多。在相同的摩擦磨损实验条件下，Al-Cu-Cr准晶涂层比FeAl晶体涂层具有更低的摩擦系数和磨损量，而且对蒸馏水有更大的接触角，这说明其减摩耐磨性能和对蒸馏水的不粘性优于前者，从而为准晶涂层的推广应用提供了一定的理论依据。李松林等在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面采用航空煤油作燃料的超音速火焰方法喷涂WC-10Co4Cr粉末，涂层微观结构致密，脱碳程度低，相同摩擦实验条件下的滑动体积损失量仅为不锈钢的1/146。
电弧喷涂尤其适合于喷涂金属或合金材料，其成本低、喷涂效率高，并具有涂层与基体结合强度较高、适合现场施工等特点，在耐磨涂层制备中也得到良好应用。例如，田保红等用自制的Fe3Al和Fe3Al/WC粉芯丝材，采用高速电弧喷涂技术成功制备出Fe3Al金属化合物基合金涂层，涂层主要由Fe3Al和FeAl组成，通过650℃高温滑动摩擦性能测试，添加少量WC硬质相的Fe3Al/WC涂层具有良好的高温减摩特性和耐磨性。
等离子喷涂工艺适合于喷涂氧化物或熔点超过3000℃的碳化物、氮化物陶瓷材料。汪勇等选用Fe-Cr-B-Si粉末和Fe-Cr-B-Si-Mo粉芯丝材，45钢为基体，分别利用超音速等离子喷涂、爆炸喷涂和高速电弧喷涂技术制备涂层。结果发现，利用爆炸喷涂工艺获得的涂层孔隙率相对较低，结构致密，残余应力为压应力，其纳米硬度较大，晶粒较小，室温摩擦性能优良。李惠等采用等离子喷涂技术在连铸结晶器用CuCo2Be表面喷涂Cr3C2-NiCr/NiAl复合涂层，得到涂层为致密层状结构，物相组成呈现非晶态，磨损的体积明显小于未喷涂之前的基体材料，磨损性能得到提高。
另外，常代展等采用爆炸喷涂在SCH19耐热钢基体上制备CoNiCrAIY-A12O3高温耐磨涂层，由γ´-Ni3A1、γ-Ni(Co，Cr)和α-A12O3组成的涂层呈典型的层状结构，通过调整工艺参数，适当提高乙炔氧气流量比，可改善涂层的组织结构，在900℃的高温下具有优异的耐磨性能。WangHong-yu等采用激光熔敷的方法在镍基合金表面制备纳米颗粒增强的NiCoCrAlY涂层，研究了其在500℃的高温摩擦磨损性能，结果表明，加入纳米颗粒的涂层的磨损率仅为没有颗粒增强的34.0%-64.5%。
热喷涂涂层的剥落是困扰其使用的主要问题，为此发展起来了采用多种复合工艺制备高性能梯度功能材料涂层技术。梯度功能材料是指沿着某一方向其物理、力学、化学、生物等单一或复合性能发生连续变化，以适应不同环境，实现某种特殊功能的先进材料。例如采用高速火焰喷涂制备结合底层，为了能够有效控制结合层的含氧量，等离子喷涂制备工作面层；或用等离子喷涂或火焰喷涂预置涂层,激光重熔制备陶瓷涂层。梯度功能涂层已用于制备高温抗氧化和耐磨损涂层，取得了结合力和功能良好的目的。
材料表面热喷涂耐磨涂层已被广泛证明是切实可行的方法，但是在实际应用中仍然存在一定的问题，例如与基体结合力不足导致剥落、残余应力过大导致的开裂和剥落、涂层硬度不高而快速磨损或涂层韧性较差而发生脆断等，这些都制约着热喷涂涂层在耐磨领域的应用。今后的发展应在改进热喷涂工艺、开发新的热喷涂材料、深化热喷涂理论研究等方面继续努力，加强纳米材料和热喷涂技术的结合，使热喷涂技术在国民经济发展的各个方面发挥更大、更好的作用。
参考文献
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