表面工程是经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态,以获得所需要表面性能的系统工程。工业现代化的发展对设备零部件表面性能的要求越来越高,特别是在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质等条件下,零部件材料的破坏往往自表面开始,如磨损、腐蚀、高温氧化等,表面的局部损坏又往往造成整个零件失效,最终导致设备停产。因此,改善材料的表面性能,会有效地延一长其使用寿命。因此许多国家都在努力研究各种提高零件表面性能的新技术、新工艺,开发出了大批实用、先进、高效的表面工程技术,并通过与微电子及计算机控制技术的结合使表面工程技术的装备水平大大提高。诸多表面工程技术不仅成为现代制造技术中的重要方法,而且在设各的技术改造和维修方面发挥了重要作用。一些国内外知名专家预言,表面工程将成为主导21世纪工业发展的关键技术之一。
表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层,其厚度一般为几微米到儿毫米,仅为结构尺寸的几百分之一到几十分之一,却使零件具有了比本体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等性能。因此,即使采用性能优异的贵重、稀有元素,也不会显著增加成本,采用表面工程技术的经济效益和社会效益是难以估量的。热喷涂技术是表面一工程中重要的表面技术,是表面工程发展的重要基础。
热喷涂技术是通过火焰、电弧或等离子体等热源,将某种线状或粉末状的材料加热至熔化或半熔化状态,并加速形成高速熔滴,喷向基体在其上形成涂层,可以对材料表面性能(如耐磨损性、耐腐蚀性、耐高温隔热性等)进行强化或再生,起到保护作用,并能对因磨损腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行恢复。同时,还可以赋予材料表面以特殊性能(如电学、光学等性能)。自本世纪初火焰线材喷涂应用以来,热喷涂技术已具有80多年的历史。目前已广泛用于如航天、航空、冶金、机械、造纸、石油化工等几乎所有工业领域以及家庭用品(如不粘锅、红外线保健电热器等)。据90年代初期的预测在本世纪末全世界的热喷涂市场每年将超过30亿美元。热喷涂技术的发展主要依于热喷涂方法的不断开发和完善,现在在生产实际中应用比较广一泛的方法主要有火焰喷涂法(包括线材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰),等离子喷涂和电弧喷涂。
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