电弧喷涂技术的应用简介

为了提高其耐腐蚀性能，制备合适的表面涂层进行防护非常重要，其制备方法有电镀、有机涂层、热喷涂等，其中高速电弧喷涂涂层具有重要价值，但由于其孔隙率高而限制了它在耐腐蚀方面的应用。

为降低高速电弧喷涂涂层的孔隙率，可以采取涂层的封闭处理。封闭处理提高了涂层的耐腐蚀性能，且封闭剂中加入纳米材料或经纳米改性后可进一步提高封闭性能。

电弧喷涂技术是以两根金属丝材作为电极，以喷枪端部产生的电弧为热源，使金属丝材熔化并雾化成微熔滴，将微熔滴加速喷射到工件表面上沉积、冷却而形成涂层的一种工艺。

电弧喷涂具有生产效率高、涂层质量好、喷涂工艺灵活、经济安全、使用成本低、易于操作等优点，在某些方面取代火焰喷涂或等离子喷涂可以取得更好的效果，故近年来获得迅速发展。

电弧喷涂技术的核心是所用丝材的成分和构成。电弧喷涂丝材包括实心丝材和粉芯丝材两种，其中粉芯丝材最具应用潜力。粉芯丝材，也称管状丝，是由金属外皮和粉芯两部分构成。金属外皮可以选用低碳钢带，也可选用其它适宜轧拔的带材如Ni、Al、Zn、Cu、不锈钢带等。

粉芯部分可根据设计需要选择各种金属合金、氧化物、碳化物、陶瓷等粉末按比例混合后作为填充物。其制作过程是，先将适于轧制的金属带轧制成槽形，然后将混合均匀的合金粉或其它粉体送入金属带槽内，经轧辊使金属带闭合，轧制成圆形，再经拔丝模逐渐减径至所需的最终尺寸。

粉芯丝材兼具实心丝材和粉末的优点，拔丝容易，并且使不导电的粉末材料也能应用于电弧喷涂，大大拓宽了电弧喷涂技术的应用范围，特别是促进了电弧喷涂技术在耐磨抗蚀领域的研究和应用。

目前，一些新型的电弧喷涂粉芯丝材已在工程实际中得到了应用，取得了良好的效果，满足了对涂层多功能、高性能的要求。这类丝材主要包括金属陶瓷复合粉芯丝材、非晶态粉芯丝材、纳米粉芯丝材等。金属/陶瓷复合涂层兼具金属和陶瓷材料的优点，具有强度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、耐冲蚀等综合性能，广泛应用于航空航天、电厂锅炉、模具、汽车摩托车活塞环、气缸等各种领域，具有很大的应用和开发潜力。

非晶态电弧喷涂粉芯丝材近年来也有很大发展，已成为防腐、抗磨涂层领域中极具潜力的材料。研究表明，非晶态金属合金比相似成分的晶态合金具有高得多的耐磨性和耐蚀性。如Fe中加入B、Mo、P等可生成一定比例的非晶态组织，所形成的涂层具有优异的耐磨耐腐蚀性。

纳米结构涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面较传统涂层有显著改善，可以用电弧喷涂粉芯丝材先制备非晶涂层，然后通过适当的热处理工艺使非晶晶化，得到纳米结构涂层。

目前，国外已经成功应用了非晶态电弧喷涂粉芯丝材、金属陶瓷粉芯丝材、金属间化合物粉芯丝材、纳米粉芯丝材等，所制备的涂层具有优异的耐磨损性能。

如英国巴顿焊接研究所研制了用于耐磨的Fe-B系粉芯丝材，涂层中的非晶态相占35%以上，具有优良的耐磨性。另有报道用电弧喷涂FeCrAl+20%硬质相粉芯丝材制得了含陶瓷相的涂层，该涂层的高温冲蚀磨损抗力明显高于单纯FeCrAl涂层。