中国粉体网讯 热喷涂技术从1920年出现到现在，一直是制造业备受关注的方向。在我国热喷涂的发展始于国防军工行业，特别是在导弹、火箭、卫星、坦克零部件及航空发动机叶片、喷火筒、导弹滑轨等部位有重要的应用，后来逐步发展到民用产品，已在电力、冶金、矿采、纺织、印刷、铁路、医疗、海洋装备等多个领域得到广泛的应用，已成为典型的军民两用技术。
航空装备的防护涂层应用
1.航空发动机叶片的热防护
随着航空发动机结构的优化和技术的进步，其内部工作温度也不断攀升。目前先进发动机燃烧室高温区温度在2000℃左右，其压气机出气温度高达650℃以上，涡轮进气匣气流温度达到1700℃左右。因此，现阶段普遍采用钛合金、镍合金等合金材料制造相关零部件，但依旧存在高温失效的“卡脖子”问题。另外，研究证实改变基材材料只能轻微幅度提升耐温值，仍不能突破温度的上限问题。
航空发动机主要部件及对应材料
等离子热喷涂热障涂层是航空航天领域应用相对完善的一种表面修复与强化工艺技术，其运用等离子喷涂工艺喷涂耐高温陶瓷涂层在基材表面，利用陶瓷涂层阻遏基材的高温反应，涂层隔热作用提升了热端部件的耐温性能。实际应用中，比如Honeywell公司研究的涡轮导向器采用等离子喷涂一种新型热障涂层，并计划应用于新型无人机和直升机等航空武器装备。
为提高发动机效率，在高压涡轮叶片的叶尖上采用控制叶尖与机匣间隙的立方氮化硼(CBN) 涂层，当间隙缩小125μm时，耗油率可降低0.5%。美国关于CBN涂层新旧技术的对比表明，抗氧化层目前采用等离子喷涂CoNiCrAlY涂层，改进型CBN涂层则在此基础上加入铪、硅或铼。目前的涂层基材为电镀NiCoCrAl，而改进型CBN则为在NiCoCrAlY中加入铪、硅或铼。而采用的磨粒为多晶CBN，而改进型则为带尖角的单晶。
2.飞机起落架的替代镀铬技术
飞机在起落过程中会受到较大的冲击与磨损，在应用中往往需要在起落架液压杆表面镀硬铬层，但镀铬层的硬度会随时间不断下降，因此起落架的寿命维持差强人意，报废周期短，且镀铬工艺因污染环境被列入严格限制的技术。
针对其工况与技术要求，现阶段国内外通常通过超音速火焰喷涂技术实现起落架的表面修复与强化。有研究表明，WC-Co金属陶瓷作为喷涂材料修复工件，修复后涂层相较于原镀铬层硬度提升50%，修复再制造后的零件使用寿命比传统的镀铬零件显著增长，经济效益显著。
飞机起落架，来源：航化网
3.直升机的冷喷涂防护应用
美军在2012年曾公布，将美国陆军研究实验室经过多年研究开发的冷喷涂等技术应用于直升机防沙尘冲蚀和腐蚀结构修复，可大幅度降低直升机维护成本。具体是在直升机旋翼桨叶的前缘利用高速火焰喷涂技术涂覆碳化钨－钴涂层，在直升机旋翼浆叶前缘以外的区域冷喷涂铌涂层，这种涂层可以承受沙漠地区恶劣环境。
冷喷涂 (CS)，又称为冷气动力喷涂，是一种基于空气动力学原理发展起来的先进表面改性技术。相较于传统的热喷涂技术，冷喷涂具有独特的优势，已在金属涂层防护、增材制造和关键零部件修复等领域发挥了重要作用。美军还正在军用直升机其他主要部件上进行冷喷涂技术腐蚀防护应用研究，特别是对镁合金主传动装置和尾桨变速箱体等的腐蚀结构进行冷喷涂修复。研究表明，采用这种冷喷涂防护技术，在ZE41A、AZ31B和AZ91D镁合金表面沉积0.30～0.375mm纯铝涂层，耐盐雾腐蚀时间达1000h左右，应用于直升机镁合金传动箱，可使传动箱的腐蚀防护性能提高约22%，运营与维护成本减少15%。
武器装备的隐身涂层应用
隐身技术是降低目标可探测性、完善防空武器体系、提高纵深打击能力的重要手段，在武器装备表面涂覆隐身材料是目前使用最多、最有效的技术之一。常见隐身涂层包括雷达波隐身、红外隐身、激光隐身、声纳隐身和兼容性隐身(可称多功能隐身)等涂层，目前，隐身涂层技术正朝着多频谱、宽频带的方向发展。
隐身涂层的制备较多地采用粘结剂复合隐身材料以涂刷的形式实现涂覆，也有采用溶胶－凝胶或化学镀的方式制备涂层。近几年，人们发现采用热喷涂的方法在制备隐身涂层方面具有很大的潜力。具体是把陶瓷或金属粉末用高温高速“打”到表面，会形成坚实外壳。这层材料具有较好的绝热性、高熔点、高硬度，可以帮助部件降温、耐烧、耐砂石冲刷，还能让喷口看起来没那么“发热”，降低红外暴露。除此之外，无机陶瓷粉末涂层具有优越的隔热效果和硬度，综上，热喷涂工艺在耐高温吸波材料制备涂层领域具有很大的发展潜力，主要被用于高温陶瓷和铁氧体吸波涂层。
国外很多隐身涂层技术已得到工程使用，然而目前使用的吸波涂层存在很多问题，大多只能在单一频带使用，吸波能力较低，涂层过厚，面密度大，涂层残余应力和较低的抗氧化腐蚀性能也常影响涂层的使用寿命。随着隐身军机发展，对两种或多种隐身性能兼容的涂层提出了更高要求。在实际生产中，热喷涂涂层厚度增加使残余应力增大，导致涂层出现裂纹和翘起等问题也需要解决。
来源：
陈永雄等：热喷涂技术的装备应用现状及发展前景
CTSA热喷涂技术平台：我国航空发动机用几种涂层技术的差距及未来发展
（中国粉体网编辑整理/空青）
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