欧洲及世界热喷涂工业的现状及未来

Prof. Dr. Techn. E. Lugscheider（卢格沙德）, Prof. Dr. –Ing. K. Bobzin, J. Zwick

德国亚琛工业大学 表面工程研究所

摘要：

热喷涂技术的复杂性与灵活性作为一项表面涂层技术正在不断自我完善与提高对应的工艺、新材料开发与应用。这些领域近来的发展既要巩固现有市场，也有在将来进一步开拓市场的潜力，如研发内壁喷涂工艺或电镀硬铬的替代。本篇概论分析热喷涂市场现状及未来，并重点讨论现阶段开发与研究一些活动。

1 简介

因其灵活性与普遍适用性，热喷涂技术市场已在过去稳步增长。如今热喷涂仍未充分发挥其潜力，并将在未来有更大的市场发展。此项技术持续面对更具体和更多不同应用的需求。为适应这些需求，坚持不懈地提高质量标准与提供挑战性涂层应用的解决方案，喷涂工艺与喷涂材料的发展不会停歇。限不能对大量的多种类的革新一一详细说明，本文将着重介绍喷涂工艺、材料、应用等领域的一些重要发展趋势以及不断显示其重要性的新出现的实时诊断系统。

2 市场情况

据估计，现在表面涂层的全球市场已被开发了约 270亿欧元，还不到其全部潜能的15%。作为表面涂层的主要应用，光学、电子应用各占超过30%的市场份额，数据存储系统涂层占了近20%。而表面保护涂层即热喷涂工业的主要应用领域只占约5%的市场份额。然而根据改善的涂层技术与增长需求，并考虑到成分、效率、系统使用寿命，以及健康环保的因素, 表面保护的市场份额有望在将来得到巨大增长。当前最大的热喷涂市场在北美洲与欧洲，前者约18亿欧元(37 %) ，后者14亿欧元(29 %),其次是日本，7亿欧元(15 %)。但鉴于中国经济的增长最为迅速, 这个情况将有所改变。 中国有13亿人口，国民生产总值每年增长9.1% 有巨大的市场潜力。如果中国人均销售额达到北美洲、欧洲与日本70%的水平，将占据全球热喷涂市场的50%。因此，中国是热喷涂及热喷涂产品未来最重要的市场。

3 喷涂工艺技术

过去 10年中，热喷涂表现了每年增长率为5-10%的迅速增长,反映出其在各应用领域的潜力。在过去20年，热喷涂技术出现向高速喷涂发展的重要趋势（图1）。由于致密、坚硬和耐磨耐腐蚀的金属基涂层系统的优越性能，引发了对高动力喷涂工艺及其工业应用的更多关注。同时由于满足喷涂涂层有效应用的相对较低的粒子温度，高动力喷涂（冷喷涂）工艺可使涂层中氧化物含量最低。

图 1：全球市场发展-喷涂技术的相关应用[参考文献Kas 98]

为减少热能量，进一步降低高速氧燃料火焰（ HVOF）喷涂中的材料反作用力，研发不同的方法并进行试验。在其它方案中包括对喷嘴设计的修正[DOl03]以及分别使用遮蔽罩、增加燃烧室压力[Sch03]以及通过对燃烧室工艺过程中燃料类型与供应方法的选择，以实现对火焰温度的优化控制（图2）。由此衍生高速“冷”喷工艺的想法，并得出相关冷气动力喷涂的新思路。该思路在过去5-10年间受到广泛关注，并在2003年第一次在工业应用（CPU散热片涂层）。冷气动力喷涂领域的研究目前集中于相关粒子在基体表面的高速碰撞中工艺和材料的建模与模拟上，溅片性能与相关影响为对冷喷工艺与其它材料系统的应用以及开发新应用领域的核心知识。

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