簡(jiǎn)介

爆炸噴涂的最大特點(diǎn)是粒子飛行速度高，動(dòng)能大，所以爆炸噴涂涂層具有：第一，涂層和基體的結合強度高。第二，涂層致密，氣孔率很低。第三，涂層表面加工后粗糙度低。第四，工件表面溫度低。在爆炸噴涂中，當乙炔含量為45 %時(shí)，氧—乙炔混合氣可產(chǎn)生3140 ℃的自由燃燒溫度，但在爆炸條件下可能超過(guò)4200 ℃，所以絕大多數粉末能夠熔化。粉末在高速槍中被輸運的長(cháng)度遠大于等離子槍?zhuān)@也是其粒子速度高的原因。爆炸噴涂可噴涂金屬、金屬陶瓷及陶瓷材料，但是由于該設備價(jià)格高，噪音大，屬氧化性氣氛等原因，國內外應用還不廣泛。目前世界上應用最成功的爆炸噴涂是美國聯(lián)合碳化物公司林德分公司1955年取得的專(zhuān)利。我國于1985年左右，由中國航天工業(yè)部航空材料研究所研制成功爆炸噴涂設備，就Co/WC涂層性能來(lái)看，噴涂性能與美國聯(lián)合碳化物公司的水平接近。

特點(diǎn)

爆炸噴涂的特點(diǎn)：爆炸噴涂最大的特點(diǎn)就是以突然爆炸的熱能加熱融化噴涂材料，并利用爆炸沖擊波產(chǎn)生的高壓把噴涂粉末材料高速?lài)娚涞焦ぜw表面形成涂層，其主要優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）可噴涂的材料范圍廣，從低熔點(diǎn)的鋁合金到高熔點(diǎn)的陶瓷，粉末粒度為10~120μm。

（2）工件熱損傷小。因為爆炸噴涂是脈沖式的，每次受熱氣流和顆粒沖擊時(shí)間短，氮氣對工件又起冷卻作用，工件溫度低于200℃，所以基體熱損傷小，不會(huì )產(chǎn)生變形和相變。

（3）涂層的厚度容易控制，加工余量小，維修操作方便。

（4）爆炸噴涂涂層的粗糙度低，可能低于1.60μm，經(jīng)磨削加工后粗糙度可達0.025μm.

(5)噴涂過(guò)程中，碳化物及碳化物基粉末材料不會(huì )產(chǎn)生碳分解和脫碳現象，從而能保證涂層組織成分與粉末成分的一致性。

（6）氧氣的消耗少，運行成本低。

研究歷史

20 世紀50 年代初期，美國聯(lián)合碳化物公司利德分公司發(fā)明了粉末爆炸噴涂（簡(jiǎn)稱(chēng)爆炸噴涂）技術(shù)，申請了專(zhuān)利，并于1953 年投入生產(chǎn)。但他們只在本公司內為用戶(hù)提供制備涂層的服務(wù)，而不出售該技術(shù)和設備，并且至今沒(méi)有發(fā)表過(guò)關(guān)于該技術(shù)的任何論文。到上世紀60 年代，前蘇聯(lián)烏克蘭科學(xué)院材料研究所和焊接研究所開(kāi)始研究爆炸噴涂技術(shù)，并研制出一系列的爆炸噴涂設備。由于此技術(shù)有一定的危險性，且技術(shù)難度大，所以其它國家沒(méi)有進(jìn)行該技術(shù)的研究。90年代蘇聯(lián)解體后，烏克蘭科學(xué)院與中國鈦得公司合作開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，使該技術(shù)公開(kāi)化。俄羅斯、烏克蘭材料所和焊接所開(kāi)始向外出售該技術(shù)和設備。1970 年，我國的航天部六二一所也成功研制出了爆炸噴涂設備，但由于性能與烏克蘭的設備相差較大，所以國內使用的爆炸噴涂設備大多是從烏克蘭和俄羅斯引進(jìn)的。目前約有近10 臺爆炸噴涂設備在國內開(kāi)始使用。

原理

爆炸噴涂是利用氣體爆炸產(chǎn)生高能量，將噴涂粉末加熱加速，使粉末顆粒以較高的溫度和速度轟擊到工件表面形成涂層。噴涂時(shí)，先將一定壓力、比例的氧氣和乙炔由進(jìn)氣口通入水冷噴槍內腔，然后由供粉口將粉末送入，接著(zhù)火花塞點(diǎn)火，氧氣和乙炔的混合氣體燃燒并爆炸，產(chǎn)生高溫高速氣流，將粉末加熱，并以高速（超過(guò)音速約3 倍）撞擊到基材表面，形成涂層，通入氮氣清理槍管，為下一次噴涂做準備。如此重復進(jìn)行^[1]。

發(fā)展趨勢

爆炸噴涂的高質(zhì)量涂層已得到廣泛的認可，但爆炸噴涂涂層仍然存在問(wèn)題，涂層和基體的熱膨脹系數不同，容易造成涂層的開(kāi)裂和剝落。發(fā)展梯度涂層，雖然可使涂層之間及涂層和基體的膨脹系數差縮小，降低熱膨脹產(chǎn)生的熱應力，但難度挺大，發(fā)展十分緩慢。另外隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，對涂層性能的要求越來(lái)越高，需要發(fā)展性能更高的涂層。

近年來(lái)，納米技術(shù)得到飛速發(fā)展。納米材料的前景是廣闊的，但目前由于技術(shù)原因，除了少數幾個(gè)方面（如燒結納米結構 WC-Co 制造石油和鉆探領(lǐng)域中的刀頭），總的來(lái)說(shuō)還處在納米粉體的研究和制備階段。噴涂技術(shù)為納米材料的研究和應用提供了一個(gè)新的發(fā)展方向，其中爆炸噴涂尤為適合噴涂納米材料。納米微粒的熔點(diǎn)和晶化溫度均比常規粉體低得多。采用等離子噴涂方法，容易使納米微粒長(cháng)大而失去納米材料的特性。超音速?lài)娡侩m然可保持微粒的納米尺寸，涂層的結合強度和致密度與爆炸噴涂相當，但設備的投資大，且束流周沿的低速低溫微粒的直徑是爆炸噴涂的5 -10 倍，涂層性能均勻性不如爆炸噴涂，對工件造成的熱損傷也比爆炸噴涂大。爆炸噴涂納米粉末時(shí)，由于粉末尺寸較小，粉末顆粒更容易被加熱到熔化狀態(tài)，可以提高涂層與基體的結合強度，涂層的致密度也將大大提高。同時(shí)粉末顆粒撞擊到工件表面時(shí)，將急劇冷卻，避免了納米顆粒的長(cháng)大，保護了涂層的納米特性。