在基體材料表面采用熱噴涂技術(shù)制備一定厚度的耐磨涂層，可大幅度提高材料的耐磨、抗蝕和抗氧化。熱噴涂金屬、陶瓷和金屬陶瓷等硬質(zhì)耐磨涂層，在航空航天、機(jī)械、冶金、能源、紡織、石化等工業(yè)部門的制造和維修領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了大量的成果及顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但有關(guān)耐磨熱噴涂層的制備工藝、涂層材料的組織結(jié)構(gòu)、性能及機(jī)理還需要深入地研究。

金屬涂層

熱噴涂金屬涂層主要是Ni-Cr合金和Fe-Cr-Al合金系列涂層，是研究和應(yīng)用較早的耐磨涂層。此類涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度比較高，抗熱腐蝕、抗熱疲勞性能較好，可以通過火焰噴涂、超音速火焰噴涂、等離子噴涂、電弧噴涂及高速電弧噴涂（HVAS）等技術(shù)來制備。

TAFA公司成功推出電弧噴涂45CT涂層，該涂層從實驗室到應(yīng)用都表現(xiàn)出了優(yōu)異的抗腐蝕性能，在實際工況中可保證在7年內(nèi)不變薄、不脫落。具有以下特點：

1）熱膨脹系數(shù)和管材比較接近，大大減少了涂層機(jī)械剝落的可能性。

2）合金中Ni含量高，增強(qiáng)涂層的韌性。 3Ti元素的加入明顯改善涂層的結(jié)合強(qiáng)度。

高碳鋼絲、不銹鋼(Crl3型、18-8型等)合金絲是常用的耐磨耐蝕噴涂材料， 具有強(qiáng)度較高、耐磨性好、來源廣泛、價格低廉等特點。NiCr涂層具有較好的耐熱、抗腐蝕及抗沖蝕磨損的性能，可作為電站鍋爐的過熱器管和再熱器管的防護(hù)涂層。采用火焰和等離子噴涂方法可制備具有不同組織結(jié)構(gòu)的NiCr金屬耐磨涂 ，涂層中孔隙率和氧化物含量較高的火焰涂層及水穩(wěn)等離子涂層具有較高的耐磨性，氧化物強(qiáng)化了涂層組織。

陶瓷涂層

熱噴涂陶瓷粉末是金屬元素和非金屬元素組成的晶體或非晶體化合物，包括氧化物、碳化物、硼化物、氮化物及硅化物等。陶瓷涂層具有高熔點、高硬度和良好的耐磨性、耐腐蝕性以及高溫穩(wěn)定性等特點。但噴涂陶瓷涂層工藝復(fù)雜，成本較高，而且涂層表面容易出現(xiàn)裂紋，抗熱疲勞性能不如金屬涂層;而且涂層的韌性較差，不能用于承受較大的沖擊載荷。目前常用的陶瓷涂層Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、ZrO₂、WC、TiC、Cr₃C₂、TiB₂等，一般采用等離子噴涂、火焰噴涂、HVOF 和爆炸噴涂技術(shù)制備。

金屬陶瓷涂層

金屬與陶瓷材料各有其獨特的優(yōu)異性能和明顯的性能弱點，如何把金屬與陶瓷材料各自的優(yōu)勢性能結(jié)合起來，一直是材料科學(xué)與工程界研究的方向。金屬陶瓷復(fù)合涂層技術(shù)，即在塑性的基體上均勻地分布著顆粒形狀、尺寸大小適當(dāng)?shù)奶沾上?，成功地實現(xiàn)金屬和陶瓷的優(yōu)勢結(jié)合，制備既有金屬強(qiáng)度和韌性，又有陶瓷耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點的復(fù)合材料，大大拓寬了金屬材料和陶瓷材料各自的應(yīng)用范圍，在航空、航天、化工、機(jī)械、電力等工業(yè)領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。

金屬陶瓷復(fù)合材料涂層，在基體上分布著顆粒形狀、尺寸大小適當(dāng)?shù)挠操|(zhì)陶瓷相（Al₂O₃、Cr₃C₂、WC、TiC、TiB₂等），有較高的高溫耐磨性和韌性，近些年來廣泛應(yīng)用于鍋爐管道的防護(hù)。

非晶態(tài)涂層

非晶態(tài)是一種長程無序，短程有序的材料。非晶態(tài)材料的物理、化學(xué)性能常比相應(yīng)的晶態(tài)材料更優(yōu)異，具有高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高抗腐蝕性能、軟磁特性等，是一類很有發(fā)展前途的新型金屬材料。熱噴涂非晶態(tài)合金涂層是近年來材料科學(xué)中廣泛研究的一個新領(lǐng)域，熱噴涂技術(shù)作為大面積非晶涂層制備方法已開始引起廣泛關(guān)注，常用的方法有等離子噴涂、HVOF和爆炸噴涂。

Fe–Al金屬間化合物復(fù)合涂層

金屬間化合物是一類新型材料，具有長程有序的超點陣結(jié)構(gòu)并保持很強(qiáng)的金屬鍵結(jié)合和一部分共價鍵或離子鍵的共存，因而具有一系列特殊的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。其中Fe-Al金屬間化合物及其復(fù)合涂層具有優(yōu)異的抗腐蝕性能和抗氧化性能，既有類似陶瓷材料的高硬度，又有比陶瓷材料更好的導(dǎo)電性能，而且具有良好的耐沖蝕磨損的性能，在鍋爐管道防護(hù)的應(yīng)用已取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。Fe₃Al合金一般是指含鋁量25~35%的Fe-Al合金（原子分?jǐn)?shù)%，下同），而FeAl合金是指含鋁量35~50%的Fe-Al合金。目前對Fe3Al合金的組織、性能和工藝研究較多，尤其是1980年以后Fe₃Al合金的強(qiáng)韌化研究取得突破，從而使Fe₃Al合金作為一類結(jié)構(gòu)材料面向應(yīng)用得到了廣泛的研究。

來源：

周新建：電弧噴涂金屬基陶瓷復(fù)合涂層耐高溫磨粒磨損性能研究