（5）、由于热镀锌工艺的预处理采用酸洗、 磷化,故没有增加工件表面粗糙度、涂层结 合力较差。而喷锌、喷铝工艺的预处理采 用喷砂,增加了工件表面的粗糙度,涂层结合 力较好。 （6）、热镀锌工艺对水质污染十分严重,环 保问题非常突出。所以热喷锌、喷铝工艺 被越来越广泛的采用。
电弧喷涂涂层的特点

热 喷 涂 材 料

热喷涂所用的材料主要有粉末、丝、棒、 粉芯焊丝和药芯焊丝等。

粉末材料

热喷涂所用的粉末材料主 要有金属粉末、合金粉末、 自熔性合金粉末、陶瓷粉 末、复合陶瓷粉末、塑料 粉末、包覆粉末等。

粉末材料

丝材
热喷涂所用的丝材主要 有锌及锌合金、铝及铝 合金、锡及锡合金、铅 及铅合金、铜及铜合金、 镍及镍合金、钼丝、碳 钢、不锈钢、复合丝材 等。

(3)、由于铝、锌的电极电位比钢铁低，在 电解质溶液（海洋盐水）中，当铝、锌涂 层局部破损或有孔隙时，铝、锌涂层为阳 极，钢铁基体为阴极，铝、锌涂层将作为 牺牲阳极，而使钢铁基体得以保护（阴极 保护）。
另外热喷涂层起着物理覆盖作用，可较好 地将钢铁基体与水、空气及其它介质隔离 开。同时，铝、锌本身的耐蚀性远好于钢 铁 (见下表）

电弧喷涂具有以下特点： (1)、具有较长久的耐腐蚀寿命,其防腐寿命可达到 50年以上,同时该防腐涂层在30年使用期内无须其 它任何防腐维护；30年以后的维护，仅须在电弧 喷涂层上刷封闭涂料；无须重新喷涂金属涂层， 实现一次防腐，涂层长久有效。 (2)、电弧喷涂层与金属基体具有优良的涂层结合 力，金属喷涂层以机械镶嵌和微冶金与基体金属 相结合，在轻微的弯曲、冲击或碰撞下也能确保 防腐涂层不脱落、不起皮、结合牢固、防腐长久 有效，这一点是其它表面防腐涂层无法达到的。

热喷涂喷枪实现的。在喷枪中以 氧—燃气（乙炔）的混合燃烧 所形成的火焰为热源，将枪内 送丝驱动机构均匀、连续送入 火焰的线材或棒材加热、熔化 后被喷枪前端的压缩空气雾化 成微细的熔粒形成射流，喷射 到经过预处理的基本材料表面 形成的涂层。
工艺方法 热源形式 可喷涂的涂 层材料 熔粒速度 /m*s-1 线材火焰 喷涂 O2+C2H2 O2+C3H8
金属丝及复 合丝材
线材电弧 喷涂 电 能
金属丝及复 合丝材
大气等离子 喷涂
粉末火焰喷涂
燃气爆炸喷涂
电 能 + N2、 O2+C2H2 Ar、H2 、 O2+C3H8 He
金属、陶瓷、 金属陶瓷、复 合粉末等
热喷涂的分类
热喷涂
燃烧火焰喷涂 火 焰 喷 涂 爆 炸 喷 涂
电能热喷涂
线材 电弧 喷涂
线 爆 喷 涂
等离 子喷 涂
等离 子喷 焊
激 光 喷 涂
激 光 喷 焊
线材 火焰 喷涂
粉末 火焰 喷涂
大气 等离 子喷 涂
低压 等离 子喷 涂
高速 等离 子喷 涂
可控气 氛等离 子喷涂
几种热喷涂方法的特点及涂层性能

近年来随着热喷涂技术的发展，超音速火焰粉末 喷涂（HVOF）技术已经诞生。由于粉末颗粒被 加速到音速以上，因此克服了火焰粉末喷涂涂层 结合强度与致密性不高的缺点而被广泛采用。
电 弧 喷 涂


电弧喷涂是近年来应用最广 的一种热喷涂方法，目前大 型钢结构的表面长效防腐广 泛采用电弧喷涂铝或锌。 工作原理是两根以一定角度 （30°~60°）连续送进的 金属丝分别与直流电源的正 负极相连接，在金属丝端部 短接的瞬间产生电弧，将两 根金属丝的端部同时熔化， 在电源的作用下，维持稳定 燃烧；在电弧的背后由喷嘴 喷出的高压空气使熔化的金 属脱离金属丝并雾化形成熔 滴高速喷射到基材表面而形 成涂层。



爆炸喷涂可喷涂金属,金属陶瓷及陶瓷材料。 爆炸喷涂的最大特点是粒子飞行速度高,动能 大,所以爆炸喷涂涂层具有： 涂层和基体的结合强度高（100～160MPa ）， 涂层致密，气孔率很低（<1% ）， 涂层表面加工后粗糙度低， 工件表面温度低。 缺点： 设备价格高 噪音大 属氧化性气氛


（3）、适用热喷涂的零件范围广 热喷涂的基本特征决定了在实施热喷涂时，零件 受热小，基材不发生组织变化。喷涂零件可以大 到舰船船体、钢结构桥梁等，小到传感器一类的 传感件。 （4）、设备简单、生产效率高 常用的火焰喷涂、电弧喷涂以及等离子喷涂设备 都可以运到现场施工，涂层的沉积率也较高。 （5）、缺点是操作环境较差，需加以保护 在实施喷砂处理工序及喷涂工艺中伴有噪声和粉 尘时，需采取劳动保护及环境保护措施。
热喷涂技术简介


热喷涂技术是表面工程技术中的一个重要分支，它是通 过火焰、电弧或等离子体等热源，将某种线状和粉末状 的材料加热至熔融或半熔融状态，并将加速形成的熔滴 高速喷向基体，形成涂层。涂层具有耐磨损、耐腐蚀、 耐高温和隔热等优良性能，并能对磨损、腐蚀或加工超 差引起的零件尺寸减小进行修复。 热喷涂技术的应用主要包括：

电弧喷涂示意图
等 离 子 喷 涂


等离子喷涂是以电弧放 电产生的等离子体作为 高温热源，以喷涂粉末 材料为主，将喷涂粉末 加热至熔化或熔融状态， 在等离子射流加速下获 得很高速度，喷射到基 材表面形成涂层。 等离子弧由于温度很高， 可熔化目前已知的任何 固体材料；喷射出的微 粒温度高、速度快，形 成的涂层结合强度高、 质量好。
长效防腐、机械修复及先进制造技术、模具制作与修复、 制造特殊的功能涂层等4个方面。 目前，热喷涂技术已广泛应用于几乎所有的工业领域以 及家庭用品，如不粘锅、红外线保健电热器等。

热喷涂方法分类



目前还没有统一认可的热喷涂分类方法， 常用的分类方法主要是根据所用热源的不 同来分类，可分为： 燃气法 气体放电法 电热法 激光热源法等。 下面简要介绍一下常用的几种方法。

不同环境中碳钢、锌和铝的腐蚀速率
平均腐蚀速率（μm/年） 材料 乡村大气 碳钢 锌 铝 4~65 0.2~3 0~0.1 城市大气 23~71 2~16 ~1 工业大气 26~175 2~16 ~1 海洋大气 26~104 0.5~8 0.4~0.6 淡水 1~5 1~2
沉积速率 /Kg*h-1
结合强度 /MPa
6~20
20~60
孔隙率 / %
5~15
5~15
1~10
5~15
<2
热喷涂技术的特点



与其他表面工程技术相比，热喷涂技术在实用性 方面有以下优点。 （1）、热喷涂种类多 热喷涂可细分有几十种，根据工件的要求，在应 用时有较大的选择余地。各种热喷涂技术的优势 相互补充，扩大了热喷涂的应用范围。 （2）、涂层功能多 适用于热喷涂的材料有金属及其合金、陶瓷、塑 料及复合材料。应用热喷涂技术可以在工件表面 制备出耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、隔热、 导电、绝缘、密封、润滑等多种功能单一材料涂 层或多种材料的复合涂层。
该喷涂方法由于熔融微粒所携带
的热量不足，使涂层与基材表面 以机械结合为主，结合强度偏低。 见火焰线材喷涂示意图。
热喷涂方法与设备
QX—1型线材火焰喷涂枪如图：
喷枪根据送丝速度可分为高速和中速
• • 高速喷枪喷涂熔点800℃以下的金属丝 如：铝、锌等。
常用喷枪为QX—1型高速和中速喷枪
（如图）: 1、混合头部分 2、送丝轮 3、导丝管 4、阀杆旋钮 5、调速旋盘 6、机动部分 7、手柄部分

等离子喷涂示意图
气 体 燃 爆 式 喷 涂


气体燃爆式喷涂也被称为爆炸喷涂，是以 突然爆发的热能加热熔化喷涂材料并加速 喷射到基材表面而形成涂层。 可分为燃气重复爆炸喷涂和线爆炸喷涂。 线爆炸喷涂是使金属丝突然通过强大的电 流，利用电热能量使金属丝爆炸成微粒黏 附在基材表面而形成涂层。

热喷涂方法与设备
QX-1型线材火焰喷枪性能参数
项 操作方法 动力源 调速方式 质量 目
（表1）
性 能 参 数 手持固定两用 压缩空气吹动蜗轮 离心力—离合器 ≤1.8Kg 0.3—0.7 （常用 0.4） 0.03—0.10（常用0.06—0.07） 0.4—0.8（常用0.5—0.6） 约2.5 约0.7 约30

各种丝材
电弧喷涂技术原理及特点

电弧喷涂原理
电弧喷涂是将两根被喷涂 的金属丝作为自耗性电极， 利用两根金属丝端部短路 产生的电弧使丝材熔化， 用压缩空气把已熔化的金 属雾化成为熔滴，并使其 加速后以很高的速度沉积 到基体表面形成涂层的一 种热喷涂方法。
电弧喷涂（喷锌、喷铝）工艺与同 类工艺性能比较(热镀锌工艺)
氧气压力/MPa 乙炔压力/MPa 压缩空气压力/MPa 氧气耗量/m3*h-1 乙炔耗量/m3*h-1 压缩空气耗量/m3*h-1
热喷涂方法与设备
QX-1型线材火焰喷枪性能参数
项 目 线材直径/mm 喷涂效率/m3*h-1 80钢 铝 锌 AI2O3 低碳钢 不锈钢 铜 铝
（表2）
性 能 参 数 Ø2.3 ， Ø3.0 Ø2.3 Ø3.0 Ø3.0 Ø2.2 Ø2.3 Ø2.3 Ø3.0 Ø2.3 1.8 2.7 3.2 0.4 2.0 1.8 4.3 0.9


电弧喷涂与传统的热镀锌工艺比较，具有以下优点： （1）、热镀锌工艺预处理采用酸洗、磷化工艺,工件 表面会有酸、碱液的残余物,留下了腐蚀的隐患,使热 镀锌层容易产生脱落。喷锌、喷铝工艺预处理采用喷 砂工艺,故工件表面非常清洁毛糙,表面喷锌、喷铝后 不会产生由内向外的腐蚀,从而不会产生涂层脱落现 象。 （2）、热镀锌工艺有一定的温度,约440℃左右,故工 件热镀锌后会产生不同程度的变形；而喷锌、喷铝工 艺喷涂时的温度很低,工件表面温度＜80℃,因此工件 不会变形。