碳化钨类金属陶瓷涂层在耐磨损方面具有天然优势，超音速火焰喷涂技术具有较低的温度和高速的焰流优势，二者结合可制备WC-Co、WC-CoCr、WC-Cr3C2 -NiCr 等涂层，制备的涂层具有硬度高、孔隙率低、氧化物和脱碳少、耐磨性好等优点。
HVOF 系统分为燃气系统和燃油系统，见图1
图1 超音速火焰喷枪结构示意图
其是利用燃气或航空煤油等燃料在燃烧室中燃烧，反应产物的温度在热量的推动下迅速升高，体积剧烈膨胀，进而形成高温高压气流团，并经Laval 管形成超音速喷涂火焰。粉末通过轴向或径向等方式送入高速火焰中，喷涂粒子加速、并加热至熔化或半熔化状态，依次高速撞击基体，从通过沿基体表面横向变形、快速冷却凝固、铺展，而获得结合强度高、致密、压应力的高质量的涂层。两个喷涂系统相比，采用同样的粉末，燃油喷涂系统制备的涂层硬度、结合强度、未熔颗粒等性能优于燃气系统。
图2 是超音速火焰喷涂常用的团聚烧结型的碳化钨粉末。从外型看，粉末呈球形，这种粉末流动性和喷涂性能良好，在焰流中能够均匀熔化; 从粉末的截面形貌可见，粉末均匀，制备的涂层均匀性好。图3 是粉末的沉积过程，在HVOF 射流中，喷涂粉末的外部金属粘结剂和碳化钨之间的粘结剂熔化，内部的碳化钨碎化，不同粒度的粉末在超音速火焰喷涂焰流中的动力学及热力学特性不同，但经熔化或熔融状态的粉末以圆盘状态和飞溅状态，在超音速火焰喷涂的高速焰流中，冲击基体并迅速铺展形成片状结构。微米粉和亚微粉中WC 颗粒在涂层中扮演混凝土中的碎石( 粗骨料) 及砂粒( 细骨料) 的角色，而纳米粉中WC 颗粒与粘结剂共同组成合金，WC 颗粒起到弥散强化的作用。超音速火焰喷涂中的粉末粒子的动能大、速度快、粒子在空气中的飞行时间极短、被氧化的机会极少，喷涂物相除主相元素外，一般不会出现氧化物，根据工艺，超音速火焰喷涂温度较高时，可能会发生脱碳和分解现象，生成物还有W2C、Co3W3C、Co6W6C、W 等物相。在HVOF( 超音速氧气火焰喷涂) 技术基础上发展的HVAF( 超音速空气火焰喷涂) 技术，是助燃剂氧气中添加氮气或利用压缩空气作为助燃剂，可进一步降低燃烧温度，降低了脱碳和分解的可能性。
图2 碳化钨粉末SEM 形貌
图3 HVOF 射流中粒子沉积过程
喷涂过程中受到热源参数、粉末特性、喷涂操作参数、基体温度控制参数、枪管尺寸，等因素的影响，热源参数有氧气流量、煤油流量、及其两者流量比，粉末特性主要有颗粒形状、粒度分布、松装比、流动性等参数，喷涂操作参数主要有喷涂距离、喷枪移动速度、步距、送粉速率、送粉气流量等。粉末粒子的动能大、速度快、粒子在空气中的飞行时间极短、被氧化的机会极少，再加上喷枪系统本身的温度不高( 2 870 ℃) ，所以涂层中几乎没有氧化物，空隙率也极低( 小于1%) ，涂层致密度在99% 左右，剪切强度和结合强度都非常高( 可达到70 MPa 以上) ，而且涂层内的残余应力几乎都是压应力。
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