中国粉体网讯  热喷涂技术是表面工程领域的重要技术，该技术利用热喷涂设备将粉末材料加热到塑性或熔化状态后，喷涂覆盖在工件表面形成保护层，相对于原固体工件而言，涂层使其表面性能提升，满足一定的应用场景，目前已经广泛应用于航空、航天、冶金、机械、造纸、石油等领域。

热喷涂市场发展潜力巨大，挑战也大！

热喷涂发展至今已经110多年，在20世纪60年代，70%的热喷涂主要是火焰线材和火焰粉末喷涂技术。等离子喷涂技术从80年代开始占据主导地位，高速火焰喷涂和电弧喷涂技术的应用也越来越广泛。近40年来，冷喷涂技术在国际上引起广泛关注，特别是2010年以后，冷喷涂技术的规模工业化产品逐渐发展起来。此外，大气等离子喷涂技术逐步发展成为应用最为广泛的热喷涂技术，几乎没有材料限制，等离子体的高温足以瞬间熔化目前已知的任何材料。

目前主要喷涂工艺、原理、优缺点以及应用

应用方面，近年来热喷涂技术在航天航空和重型燃机等方向的高端装备制造领域的应用，获得广泛的关注和研究。在全球热喷涂技术应用领域中，航天航空所占比例达到35%，地面重型燃气轮机中的应用占25%，汽车工业占15%。目前世界上能够独立生产航空发动机的企业主要集中在美国，英国，法国等几个发达国家，表明这几个国家在先进制造技术方面的积累达到了一定的高度，也反映出其对热喷涂先进技术的重视。

从论文发表量来看，2017年-2020年间逐步增加，中国、印度、美国、德国和韩国位居前5，紧跟其后的分别是英国、法国、伊朗、加拿大、巴西、日本等国家，说明世界各国对热喷涂先进技术的投入和重视。

随着全球经济的发展和发展中国家的快速工业化，全球热喷涂市场不断扩张。据相关研究报告，2024年，全球热喷涂涂层市场规模达到了142.1亿美元。预计在未来五年内（2024-2029年），该市场将以7.3%的复合年增长率持续增长。从不同国家或地区热喷涂市场在GDP中的占比来看，北美、欧洲、中东和东亚与环太平洋地区，热喷涂产值在GDP的占比达到0.13‰～0.15‰，发达国家热喷涂产值在GDP的占比基本相当，而技术水平较高的日本达到0.185‰，但在我国仅为0.087%，这意味着我国热喷涂市场开发潜力巨大。

热喷涂技术的发展与应用涉及热喷涂设备、热喷涂材料、工艺技术的应用与发展。在热喷涂市场中，设备、材料与加工服务所占的比例分别为4%、19%与77%，即热喷涂材料经过制备涂层，其价值将平均增加4倍。因此，热喷涂市场的发展主要依赖于应用技术的开发、推广应用以及水平提升。

目前，热喷涂技术面临着提高涂层质量和性能的挑战。就涂层可靠性而言，由于热喷涂涂层层间结合有限、内部缺陷复杂，导致热喷涂涂层，特别是敏感材料的涂层质量通常不稳定，涂层抗拉、抗扭及抗剪切性能较差，无法应用于高速、重载等环境。同时，针对特定的服役条件所要求的服役性能，需要通过喷涂材料与方法的选择，且通过工艺优化制备具有满足服役要求的组织结构与性能的涂层。

而人工智能这一新技术的出现为热喷涂技术的发展注入了新的生命力。

人工智能下的热喷涂技术

助力新材料研发

近年来，人工智能技术的出现为新材料的研发模式带来了深刻的改革，使基于传统费时费力的试错法实验驱动模式和基于第一性原理等理论计算模拟的计算驱动模式，逐渐转向按需求可预测、可设计的基于机器学习与数据挖掘的数据驱动模式。一方面，这些数据可以通过数据库获取；另一方面可以通过高通量实验、高通量计算等“数据工厂”形成所需的数据库，然后通过机器学习进行筛选、预测和关键影响因素分析，促进内在机理的揭示和认识，加速新材料和工艺的发现。

热喷涂技术涉及多种材料和工艺，影响涂层性能的工艺参数多达150多种，因此需要一种方法来控制涂层质量，该方法考虑了参数的相互依赖性和工艺的可变性，并能够对工艺参数与工艺之间关系进行量化；有科学家通过人工神经网络（ANN）结构，结合光学传感器的观测结果对比，可以确定最优工艺的控制因素，减少试错成本。

对热喷涂工艺的优化改进

在生产工艺控制方面，通过人工智能技术，可以获取最佳工艺参数，并能实现工艺实时调控。除此之外，人工智能还可用于热喷涂工艺质量的检测，包括检查零件喷涂质量是否符合设计规范，评估涂层磨损等服役性能，预测涂层零件的寿命等，进一步促进热喷涂工艺的优化改进。

促进热喷涂智慧化生产

人工智能在热喷涂技术中的融入，在工艺控制和喷涂设备等关键环节展现出较大的优势。通过基于人工智能的机器人技术，不但使涂层的工艺参数设计更加合理，提升了涂层质量，而且还提高了生产效率，促进涂层快速制造和零部件涂层损伤的快速修复，且能实现难以人工直接喷涂区域的无人化生产，实现智慧化生产。

例如，GE（通用电气公司）公司开发了一种可定制化的机器人冷喷涂系统，该系统具有12个自由度，可实现航空机翼等大型和复杂外形装备的喷涂制造；为解决机械臂所需的精确协同工作问题，采用了人工智能技术控制工具路径生成和动作及原位调整，从而更快地完成喷涂沉积过程，节省原料；该系统AI/ML和机器人技术与冷喷涂的结合，扩大了在大型喷气发动机零件及其他零件的精密修理等领域热喷涂技术的应用。

小结

热喷涂的研究角度呈多样化、综合化趋势，不同类型的热喷涂技术发展迅速，不同学科各自发展又相互交叉，不断促进热喷涂领域的理论研究和技术创新。目前，我国热喷涂领域的研究方面还处于相对落后的地位，市场话语权不强，特别是一些高端喷涂设备和喷涂粉体尚未实现国产化。未来如何借助AI技术的新兴和发展契机，实现赶超，应是我们未来研究的问题。

来源：

万伟伟等：走向人工智能时代的热喷涂技术发展现状与趋势

李长久：热喷涂技术应用及研究进展与挑战

水漆助手

（中国粉体网编辑整理/空青）

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