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我国热喷涂技术近期发展概况
摘要
本文叙述了热喷涂技术（包括设备、工艺、材料、科研等方面）在我国近期发展概况及应用特点和最新成就，并展望了该技术的推广应用前景。
关键词：热喷涂技术、发展、前景
热喷涂技术在国民经济建设中所发挥的重大作用，越来越引起人们重视。它作为表面技术一个重要组成部分，在国家“六五”至“九五”连续四个五年计划重点推广应用中取得了显著成绩，获得了重大经济效益。目前，无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高。从去年10月在宁波举行的“第十五届全国热喷涂技术经验交流会”上国内外专家的专题报告以及宣读的论文中可以看出，我国热喷涂技术近期发展的概况及特点是：设备方面（喷枪）向高能、高速度方向发展；材料方面向系列化、标准化、商品化方向发展，以保证多功能高质量涂层的需要；工艺方面向机械化、自动化方向发展，如计算机控制、机械手操作等。下面简要介绍如下：
1. 热喷涂设备发展的新动向
近期我国加快了设备研制和生产步伐，目前已形成了完整的研制和生产体系，除原有的20多个生产单位，单机品种可达100多个外，近几年来超音速喷涂、等离子喷涂、超音速电弧喷涂、冷喷涂、棒材及陶瓷软线喷涂方面都有很大进展，加之引进许多国外先进设备，使我国热喷涂设备发展达到了崭新阶段。
1.1 等离子喷涂设备
1.1.1 超音速等离子喷涂设备
国际上高能高速已成为热喷涂技术的发展方向，相继出现了爆炸喷涂（CD-GmsPrating）、超音速火焰喷涂（HVOF、HVAF）、低压等离子喷涂（LPPS）、以及超音速等离子喷涂（Plazjet）等技术。这些技术都是通过大幅度提高喷涂粒子的速度来获得高质量涂层。但上述设备都各自有不足之处，由美国Browning公司在1986年末推出的超音速等离子喷涂（Plazjet）具有设备投资少、材料来源广、涂层质量好、生产效率高等诸多优点。
装甲兵工程学院在引进美国PJS-80超音速等离子喷涂设备的基础上，自主设计开发高效能HEPJET超音速等离子喷涂枪，成功地研制了超音速等离子喷涂系统。该系统设计突破了以提高功率和气体流量来获得超音速等离子射流的常规思路，采用独创的单阳极拉伐尔喷咀，研制成功了在低功率、低气体流量条件下的超音速等离子喷枪，较好地解决了刚性射流送粉困难以及等离子喷涂内送粉难以克服的堵咀和粘咀问题，减轻了射流的边界效应，保证了超音速射流对喷涂粉末的高效传热和熔融效率。用该系统制备的陶瓷涂层在结合强度、孔隙率、显微硬度等涂层质量方面已达到国际同类水平，但成本仅为国外的一半，充分显示了该喷枪的高效能特色。在我国首次把超音速等离子喷涂用于主战装备贵重零部件再制造，以及在高温耐蚀、耐磨损、热障涂层等方面也发挥了该喷枪的优越性。
1.1.2 超低功率、高效等离子喷涂设备
大连海事大学研制的Plasma-LE15超低功率高效等离子喷涂设备特点是：
（1）充分利用等离子热能，实现电能消耗为2~13KW；
（2）粉末和用于发生等离子气体一同投入喷咀入口，粉末从等离子体发生点开始被加热并与等离子气流方向一致；
（3）等离体弧长约60mm（没有添加粉末时），等离子气流集中，粉末飞行速度高，涂层组织致密；
（4）粉末充分被加热，喷涂效率高，金属和碳化物粉末沉积效率可达80％以上；
（5）直流电源和气体控制一体化，能够方便移动，适合于现场喷涂作业；
（6）由于喷涂小型化可直接喷涂140mm以上内表面。
1.1.3 水稳等离子喷涂设备
在气稳等离子喷涂占据着领导地位的今天，水稳等离子喷涂的出现为人们提供了一种互补的选择。水稳等离子喷涂的优点与缺点都较为突出；功率大、运行成本低、喷涂速度高；但结构与工艺过程较为复杂。在当今热喷涂技术向大产值、大批量迈进的形势下，这项技术开始受到更多的重视和应用。
当前工业上所采用的典型的水稳等离子喷涂设备是捷克布拉格等离子物理研究所指导开发的PAL160型，其功率可达120~200kW。该系统是由特殊形状的腔室、旋转冷却的阳极和自耗石墨阴极构成。系统的核心是阴阳两极之间的起弧过程，起弧是靠切线方向输入的水流中央的金属丝打火所引发。该过程依靠外层水流来冷却腔壁，而不必象气稳等等子弧那样，需要两套独立的工艺——稳弧与冷却。但水稳等离子弧工艺具有弧焰不太稳定，电极易腐蚀等缺点。
很明显，气稳等离子弧适用于对喷涂质量要求高、喷涂面积小、工艺精细的作业，喷涂材料一般较为特殊、价格较昂贵；而水稳等离子喷涂则是用于大面积、高速率作业，尤其适用于批量喷涂氧化物材料，对于大量生产球形粉末材料也是最佳的选择。
目前，主要用来喷涂罗拉件、风机叶片、锅炉部件等等。最成功的实例当属用于喷涂电弧炉石墨电极；在玻璃工业中，喷涂ZrSiO4能够大大延长搅拌器和进料器的使用寿命；还有一项典型的应用便是生产球形粉末材料，因为它效率极高。
我国山西某单位已引进了水稳等离设备，并已成功地喷涂了许多重要部件。
1.2 高速电弧喷涂装置
粒子速度对涂层质量有决定性作用，热喷涂涂层质量的改善往往是粒子速度提高的结果。随着热喷涂技术的发展，一种新的电弧喷涂方法——超音速电弧喷涂技术应运而生。超音速电弧喷涂其粒子飞行速度可大于380米／秒，涂层结合强度高，孔隙率低。第二炮兵工程学院、装甲兵工程学院、中国农业机械化研究院表面技术研究所等单位都相继研制成功了超音速电弧喷涂和高速电弧喷涂装置，据有关单位测试，现就喷涂纯铝涂层三种喷涂方法的主要性能，列表如下：
表1 三种喷涂方法纯铝涂层主要性能
|
涂层性能
喷涂方法 |
气孔率（％） |
结合强度（PMa） |
盐雾试验 |
涂层硬度 |
| 氧乙炔丝喷 |
10~12 |
较好 |
较好 |
HB32 |
| 普通电弧喷涂 |
3~10 |
20~40 |
好 |
HV41.2 |
| 超音速电弧喷涂 |
＜1 |
40~60 |
优 |
HV60.3 |
从上面三种喷涂方法主要性能对比中可以看出，超音速电弧喷涂由于采用了拉伐尔喷咀，将喷涂粒子速度提高到超音速，改善了粒子雾化效果，提高了涂层质量。
1.3 超音速火焰喷涂装置
目前从国外引进的超音速火焰喷涂装置（HVOF），（HVAF）设备，其特点是粒子飞行速度高，涂层结合强度高，孔隙率低（一般小于1％），据不完全统计，目前国内已从美国、德国、日本等国家进口近30台，这些设备在航天、航空、冶金、电力等行业发挥着重要作用。但是上述进口设备价格昂贵，结合我国国情第二炮兵工程学院、西安交大、铁岭永兴石油机械有限公司等单位研制成功了适合我国国情的超音速火焰喷涂装置，其价格只有进口的1/2~1/10。其中第二炮兵工程学院研制成功了KY-HVO／AF多功能超音速火焰喷涂系统，其特点是具有氧气燃料超音速喷涂（HVOF）和空气燃料超音速喷涂（HVAF）的双重功能，能制备性能优异的金属。合金、金属陶瓷及陶瓷涂层。铁岭永兴石油机械厂研制成功的T1-13200CY型超音速火焰喷涂装置（HVOF），其主要技术性能指标是：火焰温度3200℃；涂层结合强度7~20kgf/mm2；可喷涂最大厚度10mm；涂层孔隙率＜1％；涂层硬度（碳化钨）1500（DPH300）；喷涂速率12kg/h。上述二种设备均已申报专利，并已在国内有关单位应用。
1.4 CP-1000型高速火焰粉末喷涂枪
HVOF高速火焰喷涂装置除价格昂贵外，且燃料（丙烷、丙烯）不易普及、针对上述情况，结合我国国情四川长诚热喷涂技术公司研制成功了CP-1000型氧-乙炔焰为热源的高速喷涂枪。由于受到乙炔压力的限制，目前虽然粒子飞行速度达不到超音速（该枪粒子飞行速度可达240m/s），比常规氧乙炔火焰粉末喷涂粒子飞行速度提高了4~5倍，可以喷涂金属及合金粉末材料、Al2O3、Al2O3-TiO2、CO-WC、Ni-Cr/Cr3C3、ZrO2以及聚乙烯、尼龙及热塑材料。特别是该枪能喷涂NiCr/Cr3C2等粉末材料，目前已在国内20多个电厂锅炉“四管”上现场喷涂得到了成功应用。
1.5 D2-5000型高能火焰喷涂装置
由中国农机院表面技术研究所自行设计并研制成功的D2-5000型高能火焰粉末喷涂系统，其特点是高速喷咀，最高能量可达26.250kcal/h，长时间工作不发热、不回火，并配以高精度送粉器，采用沸腾床原理，送粉精度高（≤±5％），送粉稳定性好，可送粒度在5μm以上的各种陶瓷、金属、塑料等粉末。送粉率达0.5kg/h-15kg/h。该枪的研制成功，将有益于氧乙炔火焰粉末喷涂技术发展。
1.6 大功率燃气火焰重熔装置
火焰喷涂喷焊技术在维修和强化工件表面中一直发挥着重要作用，特别是喷焊技术，具有非常高的结合强度，适合于要求结合强度高的工况条件下工作的工件。
目前国内所生产的重熔枪由于功率小，可以满足小型工件喷焊强化要求。随着工业的发展特别是冶金行业要求喷焊强化的工件，越来越大，如连铸机的拉矫辊、输送辊、校直辊等等，要求喷焊的辊的直径可达到φ400mm，国内的重熔枪显得力不从心。为了解决这个问题，国内已有人采用炉熔的工艺进行重熔强化处理。这个技术也是行之有效的，但它需要一个庞大的炉子，处理工件的大小受到了一定的限制，另外，已有人采用高频重熔技术，该技术要求比较严格，并需要一台较贵的高频电源，上述两项工艺仍在继续应用。
利用燃气燃烧的热能来重熔大型工件表面涂层一直是人们的愿望，因为燃气资源丰富，设备简单，操作方便。为了达到人们这一愿望，广州有色金属研究院在工业用的燃烧器的基础上，研制出一台具有较大功率的燃气火焰重熔装置，它利用的燃气为乙炔或丙烯，利用这台装置，对校直辊和拉矫辊等许多辊类进行了重熔处理，证明了这台装置安全可靠。
1.7 棒材及软线喷涂设备
1.7.1 棒材喷涂设备
尽管等离子喷涂能喷涂各种高熔点的陶瓷及金属氧化物材料，制备高性能涂层，但由于等离子喷涂系统设备复杂却投资费用大，又不宜现场施工，为了弥补上述不足，上海瑞法喷涂机械有限公司研制成功了陶瓷棒材喷涂设备，现已推向市场，为我国棒材喷涂技术创造了良好条件。
1.7.2 软线喷涂装置
软线热喷涂技术是把热喷涂材料制造成柔性软线进行热喷涂的技术。它是一种万能、强力、高速热喷涂系统。软线热喷涂系统是法国SNMI公司发明创造的。十年前通过中俄热喷涂企业引进到我国，在我国还是鲜为人知的新技术。经过十余年使用、开发、研究、推广已开始在我国使用。软线热喷涂技术在涂层性能、质量、经济性、适用性较粉末喷涂技术有显著提高，达到了中等等离子喷涂的水平。软线热喷涂技术是中国发展陶瓷热喷涂技术和热喷涂材料技术的发展方向，是热喷涂技术的新发展、新进步。
近期黑龙江、河北、安徽、广东等地引进了软线喷涂设备达10余台正在为纺织、石化、冶金等行业服务。
2. 热喷涂材料的新发展
人们称谓热喷涂材料是热喷涂的“粮食”。喷涂材料性能、质量、品种是衡量涂层质量的重要水准之一，也是影响经济效益的关键因素。我国目前已有40多个生产厂家，生产百余品种喷涂材料，基本上能满足国内市场需求。随着热喷涂技术的发展与提高，在原有的品种不断改进提高的基础上，为扩大热喷涂技术应用领域，近期有以下新材料研制成功。
2.1 粉末材料
2.1.1 大颗粒球形纳米陶瓷粉末
陶瓷的脆性一直是困扰科学界难题，热喷涂陶瓷涂层也是基于脆性和内裂纹而失效的。然而当陶瓷材料具有纳米结构时，其晶界大大增加，并且可以滑动，内裂纹减少，裂纹扩展能力增强；同时纳米涂层不具有层状结构，在使用服役过程中，不会以层状形式剥落，从而寿命大大延长。
国内外研究实验表明：小于100nm的纳米粉末不能直接用来进行热喷涂。因为常规纳米粉末的流动性极差，无法输入等离子中或高速火焰中，即使能勉强送进去一些，这些质量极小的小颗粒难以进入粘性等离子中，另外，由于常规纳米粉末具有比表面积大和单个颗粒质量小的特点，在热喷涂时物理、化学性能会发生改变，结果是涂层质量很差。由中南大学表面工程研究所研制成功的，湖南百富瑞材料有限公司生产的大颗粒球形纳米陶瓷粉末，球形大颗粒尺寸为10~100μm，大颗粒内部为结合紧密的纳米颗粒，具有良好的流动性，能像传统微米级粉末一样输入等离子中，制造出组织结构均匀、性能优良（脆性大大降低，韧性大大提高）、使用寿命长的纳米涂层。
目前，该公司能生产11~45μm、45~90μm两种规格：Al2O3/TiO2、ZrO2/Y2O3、WC/Co、Cr3C2/NiCr四个系列二十多种大颗粒球形纳米陶瓷粉末，广泛应用于耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化的航空航天、电力、汽车、化工、机械等行业。
2.1.2 纳米铝粉包覆型的复合型镍铝涂层材料
众所周知镍包铝或铝包镍粉，是一种放热喷涂层材料。传统的镍包铝粉末是一种包覆型复合粉末，其后发展的铝包镍粉末则是一种非包覆型粉末复合粉末。相比之下，后者显示出较好的特性，如涂层结合强度较高、喷涂工艺性较好（喷涂烟雾少、焰流集中）。铝包镍粉受热到一定温度后，组元间发生强烈的放热反应，从而对工件基体和喷涂材料熔滴进行充分加热，使熔滴能与基体表面的熔融薄层实现微冶金结合，得到较高的结合力；同时喷涂后涂层表面粗糙，提供了一个理想的可以连接其它喷涂材料的表面。因而镍铝涂层不仅用作工作层，更多地用作许多材料的粘结底层。这使得它在热喷涂行业具有广阔的应用市场与前景。
北京矿冶研究总院自70年代中后期先后研制成功了镍包铝及铝包镍复合粉末。“九五”期间该院承担了军工国家攻关项目“纳米级铝粉”的研制，进而研制成功了纳米铝粉包复的镍铝复合型“喷涂材料”。该院采用PVC法制备平均粒径为70~30μm纳米铝粉并表面钝化处理后生产的纳米铝粉复型复合粉，其特点是：粉末颗粒包复形态均匀、完整；粉末流动性好19s/50g；燃烧特性优越，放热量适中；涂层组织均匀，孔隙率低，结合强度高，明显高于国产微米级铝包镍涂层。现已用于军工，有关工业部门10余吨，取得了重大经济效益。
2.1.3 TiB2和Al2O3/TiB2粉末材料
上海科太新型陶瓷技术有限公司，采用自蔓延高温合成（SHS）法生产的TiB2粉末与传统碳热法（Carbothemic）相比纯度高、粒度细、比表面大、活性高、无碳污染。新型TiB2陶瓷材料不仅耐磨、耐腐蚀、耐高温，还具有高导电、高导热、高温抗氧化等特殊性，且比重轻，可广泛用于航天、航空、军备、机械、冶金、石化等各部门，特别是铝电解槽最好的阴极涂层材料。
该公司采用同样方法生产的Al2O3/TiB2粉末，由于与Al2O3复合后，大大提高了Al2O3的耐磨性和抗高温性，改善了其脆性提高了抗弯强度和耐热冲击性，应用十分广泛。上述二种材料，在耐熔融金属（锌、铝）腐蚀方面将有更广阔的应用前景。
2.1.4 NiCr/Cr3C2粉末材料
Ni-Cr合金是抗高温氧化型的涂层材料，Cr3C3是金属型碳化物中具有最高的抗氧化能力，在空气中Cr3C2在1100~1400℃才遭受严重氧化。而且Cr3C2的常温硬度和热硬度都相当高，与Ni、Co等金属湿润性好，耐蚀优良，因此，是性能优异的抗高温氧化、磨损和冲蚀材料。用耐热镍铬合金作粘结相的NiCr/Cr3C2复合粉末材料是航空发动机、连铸机轧辊、电厂锅炉“四管”的较好喷涂材料。北京矿冶研究总院、湖南先导等离子粉末公司等单位先后研制成功并批量生产复合型及烧结型NiOr/Cr3C2粉末材料，现已在航空、冶金、电力等方面广泛应用。
2.1.5 MCrAlY涂层材料
热障涂层的性能及寿命，不但取决于表面隔热层的抗热震性，抗颗粒冲刷及隔热性，同时也取决于粘结底层的抗氧化性，抗腐蚀性以及粘结底层与基体和隔热层的粘结性能。粘结底层本身通常就是抗高温氧化、抗腐蚀涂层，在发动机叶片上也单独使用这种涂层。目前受到关注的是MCrAlY涂层（其中M代表Ni、Co、Fe其中一种）。80年代初美国人首先将这种材料喷涂于燃汽轮机叶片和动叶片，其涂层的保护期达40000小时以上，之后诸多喷涂厂家相继使用。
我国喷涂行业所使用的MCrAlY材料以前大部分是进口的，近期北京钢铁研究总院、北京矿冶研究总院等单位，研制成功了包复型和烧结型的Ni(Co)CrAlY复合粉末材料，可在大气气氛中进行等离子喷涂，其涂层性能具有自粘结性。结合力强、抗氧化、抗冲蚀性较好，可以取代部分进口材料。
2.2 热喷涂丝材
电弧线材喷涂是一种传统的喷涂工艺，过去由于丝材品种较少，在应用上受到了一定限制，进入90年代以来，因其在电源、送丝系统、喷枪、工艺、材料、应用等方面出现了突破性进展。在涂层结合强度、孔隙率、氧化物含量、沉积效率、喷涂材料选择、系统成本、运行成本等方面，相对火焰粉末喷涂、火焰丝喷、以及等离子喷涂、超音速喷涂（某些特定领域）具有相当优势，这些都归功于丝材品种增加、性能提高的结果。
2.2.1 粉芯丝材
以往喷涂所用的丝材多为实芯的纯金属丝及合金丝，近年来国内外相继出现了大量的，多品种的粉芯丝材。所谓粉芯材料，就是各种合金皮、纯金属皮包裹着各种单一金属及合金粉末，根据涂层需要，成份比例均可调整，目前生产厂家较多，市场上常见的有：低碳马氏体、7Cr13、NiCr/Cr3C2、Ni/Al、Ni-Cr-Ti等多种粉芯丝，同时也有从俄罗斯引进的系列粉芯丝可供喷涂选择。
这里仅举铁基NiCr/Cr3C2粉芯丝材为例，其Cr3C2含量35％左右，经有关单位测试电弧喷涂层性能：
结合强度≥60MPa；涂层显微硬度（换算成HRC）≥60；
涂层抗热震性800℃，经10次热冲击无变化
表2 NiCr/Cr3C2粉芯材料涂层与相关材料比较
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涂层性能
材料名称 |
性能（750℃250小时，增重mg/cm3） |
| NiCr/Cr3C2粉芯材料涂层 |
6.3mg |
| 102＃锅炉钢 |
200mg |
| 45CT 600℃50小时 |
10mg |
| HVOF喷涂NiCr/Cr3C2涂层（25/75） |
0.6mg |
从上表可以看出，NiCr/Cr3C2粉芯丝喷涂电厂锅炉管道其涂层性能仅次于HVOF法，但HVOF价格昂贵，又不易于现场操作，粉芯丝材应用前景广阔，特别是近期推出的JCW-T电弧喷涂粉芯丝材，外皮为低碳钢带粉芯为TiB2-Al2O3复合陶瓷，其喷涂层硬度达57.5HR30N，涂层中含Al2O3和TiB2陶瓷相，目前该丝已申报专利，可用于高温耐磨，特别是冲蚀严重的零部件，如锅炉管壁、风机叶片等。
2.2.2 Ni-Cr-Ti合金丝
高温腐蚀磨损一直是工业锅炉普遍存在问题，给生产带来危害极大。仅以火力发电厂为例，燃煤锅炉是重要的能量转换装置。有专家预测到2050年，我国燃煤锅炉仍占50％。燃煤锅炉“四管”（水冷壁、过热器、再热器、省煤器）对流受热面受高温烟气中飞灰的冲击磨损，高温氧化和含硫介质高温腐蚀作用，使“四管”壁减薄，经常发生“四管”爆裂事故，造成电厂非计划停炉，据有关资料报导，在电厂锅炉事故中“四管”爆裂事故占40~60％，美国TAFA公司推出的45CT合金丝（Cr43%，Ti4%，Ni余量），用于锅炉“四管”喷涂其寿命可达8~10年（三年为一个大修期），是理想的耐高温腐蚀喷涂材料，但因价格昂贵，不易推广。结合我国国情，北京有色金属研究总院等单位，近期研制成功了相当于45CT的涂层材料，可供电弧喷涂，价格仅为进口的1/3，有广泛的推广应用价值。
2.2.3 Ni/Al合金丝
先期北京有色研究总院研制成的用于电弧喷涂的打底丝为Al/Ni粉芯丝，随着电弧喷涂技术的迅速发展的需要，该院近期推出了Ni/Al合金电弧喷涂打底丝，该丝性能优异，应用效果好。
2.2.4 85/15锌铝合金丝
随着我国国民经济的发展，在户外服役的大型钢铁结构件如：铁塔、桥梁、水闸门、地下电缆支架等，都需要长效防护。传统的防腐方法就是涂刷油漆或各种防腐涂料，其耐蚀年限低，已经不能满足长效防护的要求。近年来，采用电弧喷涂或氧乙炔火焰丝喷，喷涂锌、铝涂层对钢铁结构件进行长效防护已经列入国家标准并应用到许多重大工程中。锌、铝涂层有其各自优点，其防腐年限最高可达40~60年。近期国外出现了85/15锌铝合金丝（即锌∶铝=85∶15），这种丝材由于锌铝比重相差悬殊，生产难度大，多年来一直是攻关课题，1988年国外开始生产，近期国内经过科研人员的不懈努力，也能生产85/15锌铝合金丝。并用于生产实践，85/15锌铝合金涂层的特点：
（1）85/15锌铝合金涂层气孔率很小，具有快速自然封孔；
（2）因较高的电化学势位差而具有持续的牺牲容量，能与锌丝相匹敌；
（3）铝基降低锌溶解，延长防护年限；
（4）从技术和审美角度看，85/15锌铝合金涂层可不用封孔，厚度可比纯锌涂层要求的小，比纯铝涂层要求的更小；
（5）85/15锌铝合金涂层在氯化钠或二氧化硫的大气环境下和地下防腐方面性能优良。
该合金的推出将大大推动我国钢铁结构件表面长效防护涂层工程的进展。
2.3 陶瓷棒材及软线喷涂材料
陶瓷棒材60年代我国就进行过喷涂，但受到了材料品种和设备性能的限制，一直未发展起来；软线喷涂是一种新技术，近期国内引进了设备和材料，发展很快。
2.3.1 陶瓷棒材
随着引进国外先进的棒材喷涂枪和国内研制成功了新型棒材喷涂枪，目前这项技术的应用发展很快，原引进美国NORTON公司陶瓷棒价格昂贵，不易推广，近期安徽舒玉特陶公司、广东顺德科威热喷涂陶瓷材料有限公司相继研制成功并能生产Al2O3、TiO2、Al2O3/TiO2、Cr2O3、Cr3C2等各种陶瓷或复合陶瓷棒材，价格仅为进口的1/2，这些棒材的研制成功，将会推动我国棒材喷涂技术的发展。
2.3.2 软线喷涂材料
过去耐高温材料大多使用不锈钢为主的各种金属材料，耐高温性能一般在1000℃以下，当喷气发动机、火箭、核能工业机械零件需要随1000℃以上的高温材料时，则要求产生一种能取代金属能够承受更高温度的新型材料。法国SNMI公司从耐热材料开始，研制成功了不但耐高温、耐磨损、耐腐蚀而且有优异加工性能的高技术陶瓷涂层材料，把其制成柔性软线进行热喷涂，使其在元器件表面上制备一层高技术陶瓷涂层，来满足元器件的性能要求。耐磨性比金属高20倍，而且可以在2842℃高温下工作。现在SNMI软线技术已从陶瓷喷涂材料发展到覆盖所有热喷涂领域所需要的材料，成为一个较为完整的新体系。
由于软线缠绕在卷筒上每筒线长可达300米，因此可以连续送进实实现自动化。克服了陶瓷棒短不能连续送进的缺点。
软线是一种柔性材料不易折断，使用、运输、储存都很方便，这是陶瓷棒不可比的。同等离子设备比较，购入、安装、调式、使用、移动、管理都比较方便，不需要水、电及活性气体等；在工厂内就可以保养维修，不需要另外的技术支援。
软线系统操作简单，从点火到运转，开始到停止是瞬间的易于控制。软线系统不易磨损，坚固耐用、寿命长。软线喷涂的应用，解决了火焰粉末喷涂陶瓷涂层不能解决的问题。
3. 当前我国热喷涂技术发展趋势及特点
腐蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因，据有关资料报导，发达国家每年由于磨损和腐蚀造成的经济损失约占国民经济总产值的4~5％，全世界每年生产的钢材约1/10将变成铁锈。我国每年腐蚀、磨损造成的损失已达几仟亿元。所以热喷涂技术的推广应用在国民经济建设中越来越显得重要。当前，我国热喷涂技术已经发展到了一个崭新阶段，其喷涂工艺已从氧乙炔火焰金属粉末喷涂（焊）为主向高能、高速度先进设备方向发展；应用范围已从旧修利废为主向新产品预保护和强化方向发展。
3.1 几种新工艺技术的应用
（1）爆炸喷涂、超音速喷涂（HVOF、HVAF）喷涂连铸机轧辊和炉底辊。采用上述两种工艺，上海、江苏、广东、山东、四川、湖北等地已经成功喷涂了连铸机轧辊和炉底辊，喷涂NiCr/Cr3C2涂层和Al2O3、ZrO2陶瓷涂层取得了良好效果，已有许多成功实例。
（2）采用激光重熔、高频感应重熔、电子束重熔、大功率火焰重熔、炉中重熔工艺，已在伐门、石油行业各种柱塞，连铸机低温段各种轧辊（如1450轧机输送辊）广泛应用，克服了以往的氧乙炔火焰重熔功率低、易变形等缺，保证了涂层质量，采用高频重熔技术生产的石油光杆已出口国外。
（3）电弧喷涂Ni-Cr-Ti（45CT）、NiCr/Cr3C2 、Ni70/Cr30涂层已在电厂锅炉对流受热面上广泛应用，目前国内已有30多个电厂锅炉对流受热面上广泛应用，获得了较好效果。
（4）电弧及其它喷涂方法，喷涂304L、316L不锈钢材料、哈氏合金高耐蚀材料已在食品、化工容器中广泛应用，取代整体制作不锈容器，效果很好。
（5）超音速等离子喷涂已在军工及国防工业中发挥了重要作用。
（6）引进的HVOF、HVAF以及高能等离子喷涂设备正在攻克钢厂结晶管。
（7）TiB2、Al2O3/TiB2涂层正在攻克电介槽节能课题，同时也在攻克熔融金属腐蚀问题。
（8）棒材及陶瓷软线喷涂，正在为现场喷涂陶瓷及合金涂层服务，解决了一部分等离子，超音速现场不能喷涂的问题。
（9）锌、铝及其合金大面积长效防护涂层，已在国内重大工程中应用，如新建的长江大桥水闸门、大型管道、煤矿井筒等大型工程应用已百余例。
（10）冷喷涂技术正在兴起。
冷喷涂技术（CGDS或HVPC简称：冷喷涂）是近年来发展起来的一门新兴表面工程技术，自95年以来，每年举办的国际热喷涂会议，关于冷喷涂方面的论文明显增多，冷喷涂技术已经成为国际热喷涂研究热点之一，其应用上已经得到世界各国科学界工业界重视。
冷喷涂技术是一项即经济又实用的喷涂技术，用于材料的表面涂层可以改善和提高材料的表面特性，如：耐磨性、耐腐蚀性和材料的机械性能等，最终提高产品的质量。冷喷涂可以实现低温状态下的金属涂层沉积，形成的涂层残余应力低，可制备厚涂层，涂层厚度可达到毫米级。该工艺对粉末颗粒无热影响，无氧化，制备的涂层性质基本上与原料性质相同。目前的研究表明冷喷涂可以实现包括金属Al、Zn、Cu、Ni、Ca、Ti、Ag、Co、Fe、Nb、NiCr合金、高熔点Mo、Ta以及高硬度的金属陶瓷Cr3C2-25NiCr、WC-21Co等涂层的制备，可沉积涂层的材料包括大部分金属涂层、金属陶瓷涂层、有机涂层以及纳米材料涂层等，是对热喷涂技术的良好补充和扩展。
目前我国已引进了冷喷涂设备，中国科学院沈阳金属研究所、西安交大等单位在应用方面的研究已做了大量工作，不久将会在国内达到实用阶段。
3.2 目前国内热喷涂技术发展趋势及特点
我国热喷涂技术发展现状无论从材料、设备、工艺、科研都提高很快，但与先进国家相比还有一定差距，但就发展趋势和应用方面的特点与国外比也是相吻和的，下面现就世界热喷涂产值所占份额及工艺应用的主要领域及典型件表中可以看出，我国近期的趋势和特点。
表3 热喷涂不同工艺在世界热喷涂产值所占份额（％）
| 年代 |
1960年 |
1980年 |
2000年 |
| 火焰粉末喷涂 |
70 |
28 |
8 |
| 火焰线材喷涂 |
－ |
11 |
4 |
| 电弧线材喷涂 |
15 |
6 |
15 |
| 等离子粉末喷涂 |
15 |
56 |
48 |
|
HVOF（HVAF） |
－ |
－ |
25 |
表4 主要热喷涂工艺应用的主要领域及典型部件
| 工艺 |
趋势 |
主要应用领域 |
材料 |
典型部件 |
| 火焰粉末喷涂 |
→ |
常规维修 |
Ni基 |
轴类 |
| ↑ |
重熔 |
Ni60 |
轧机输送辊、抽油杆 |
| ↓ |
陶瓷粉末喷涂 |
|
|
| ↓ |
塑料粉末喷涂 |
|
|
| ↓ |
Zn.Al防腐涂层 |
Zn.Al |
钢结构 |
| → |
维修 |
Fe基 |
轴类 |
| 电弧线材喷涂 |
↑ |
Zn.Al防腐涂层 |
Zn.Al |
钢结构 |
| ↑ |
防磨防腐涂层 |
FeCrAl, 50Cr50Ni, 30Cr, NiCr-Cr2C3 |
锅炉四管 |
| ↑ |
常规维修 |
Fe基 |
轴类（曲轴等） |
| ↑ |
高抗磨涂层 |
药芯线材 |
风机叶轮 |
| ↑ |
特种维修 |
(Fe,Ni,Co基)WC |
航空部件 |
| 等离子粉末喷涂 |
↑ |
陶瓷涂层、封严涂层等 |
Al2O3, Al2O3-TiO2, Cr2O3… |
航空航天 |
| ↑ |
抗高温氧化涂层 |
ZrO2, MgO, Y2O3, McrAlY… |
钢铁工业，热浸锌辊退火炉辊 |
| ↓ |
耐磨涂层 |
WC-17Co, WC-13Co |
拔丝辊（鼓）、螺杆、阀、柱塞 |
|
超音速粉末喷涂(HVOF，HVAF） |
↑ |
耐磨涂层 |
WC-17Co |
耐磨部件 代镀硬络 |
| 冷喷涂 |
↑ |
低熔点合金、纳米材料 |
Cu、Zn等 |
|
| |
高熔点易氧化材料 |
Ti、Ni等 |
|
4. 结语
在国家经贸委的直接领导与关怀下，在广大热喷涂专家、学者及全体同仁的共同努力下，20多年来我国热喷涂技术有了很大发展和提高，近期又有突破性进展，但比国外先进水平还有一定差距，在我国还有广阔的应用前景，让我们加快步伐，为赶上或超过世界先进水平，将我国热喷涂技术发展到一个崭新阶段而努力，为国民经济建设做出更大贡献。 | 
于领先地位，并率先通过了国际质量体系认证。