因零件形状、大小、材质、使用环境及服役条件等存在千差万别，要获得比较好的涂层使用性能，必须将热喷涂技术所涉及到的各个环节综合在一起进行优化处理，特别是要注意将喷涂材料与各种热喷涂工艺的特点结合起来，内容涉及所选择的喷涂材料、涂层厚度、相应的喷涂设备和工艺参数等，涂层结构设计是否合理一般要通过生产检验或现场试验才能确定。在热喷涂应用技术中，所涉及的涂层结构大体可分为以下四种。1．单层结构单层结构涂层是指只需要在经过预处理的零件表面喷涂单一成分涂层，即可满足使用性能要求的涂层结构模式。在实际应用中所占比例较大，是**常用的热喷涂涂层结构之一，可为基体提供防腐、耐磨、抗高温氧化、导电、尺寸修复、延长使用寿命等功能。所有的热喷涂工艺，包括普通火焰喷涂、喷焊、电弧喷涂、HVOF、喷涂、等离子喷涂等均可获得具有特定性能的单层结构涂层。2．双层结构双层结构涂层是指采用两种喷涂材料在经过预处理的零件表面分两次喷涂形成的涂层结构，每层具有不同的功能，通常与基体相邻的涂层称为粘结底层，其主要作用是提高基体与涂层之间的结合强度；外层或表面层称为工作层或面层，其主要作用是满足零件所要求的性能。
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为选择涂层种类和材料提供依据。根据失效分析理论，失效模式分析是失效分析的**内容，是导致零部件失效的物理和（或）化学变化过程，在该过程中，零部件的尺寸、形状、状态或性能发生了变化，并由此引起整个机械产品的失效，例如，磨损失效、疲劳失效、腐蚀失效等。而决定零部件失效模式的主要因素包括零部件材料的性质和状态等内在因素和零部件工况条件等外在因素，其中，引起零部件失效的外在因素，即应力、环境和时间，是失效的诱发因素，通过零部件工况条件的深入分析可以了解清楚这些因素。1．应力因素力是零部件工作的条件。应力的种类、大小与状态的不同组合是引起不同失效模式的重要的或决定性因素。应力种类包括持久、交变、冲击、接触、磨擦、冲刷等；应力状态包括单纯的拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲等应力和复合作用的拉弯、压弯、弯扭、拉扭、拉剪、弯剪、扭剪等应力。应力因素可以单独、也可以与其它因素耦合在一起来诱发零部件的失效。2．环境因素环境因素主要包括温度和介质两大因素。工作温度一般可分为低温、常温、中温、高温和超高温五类；工作介质包括气相（真空、特殊气体、乡村大气、城市大气、工业大气等）、液相。
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耐磨涂层是以球形小颗粒陶瓷及其它填料骨材的耐磨复合陶瓷材料。双组份，黑灰色胶泥状，粘接强度高，耐磨损、耐腐蚀、耐老化、可室温固化，加热固化可获得更佳综合性能，粘度适中，可涂抹成任意形状，施工方便。耐磨涂层用于细颗粒冲击工况下对设备大面积磨损进行修复或制作预保护涂层，如洗煤选矿输料系统管道、弯头、溜槽、离心机刮刀鼓、振动筛横梁等；水泥厂灰浆泵、输灰送粉管道；电厂脱硫管道等。耐磨涂层涂覆后表面可拥有极低的摩擦系数，减少加工受力。模具经纳米PVD涂层涂覆后表面硬度可提高5到10倍，可大幅减少表面磨耗，特別是用于高精密加工时可获得非常优异的表面质量。冷冲成形及拉伸模具经纳米涂层涂覆后可明显降低摩擦力，明显减少加工中产生的刮痕及磨耗。因此可增加寿命，大幅降低生产成本。
从而避免塑料基体产生局部过热或焦化，对提高粘结底层与基体的结合强度有利。当基材为石墨基体时，为防止石墨和钨在高温下发生反应生成碳化钨，引起石墨脆化，可喷涂钽作为粘结底层。此外，钽涂层与钢基体之间也能形成自粘结结合。值得注意的是，在热喷涂技术中，钼（Mo）也被作为一种具有自粘结效应的粘结底层来***使用。这是因为Mo在400℃下，会迅速发生氧化，生成具有挥发性的MoO3，产生急剧升华，裸露出的钼的熔滴对大多数金属及其合金的干净平滑表面有极好的润湿铺展性能，从而形成自粘结效应。除金属外，它还能够粘结在陶瓷、玻璃等非金属表面，但在铜及铜合金、镀铬表面、氮化表面和硅铁表面等除外。此外，具有优异的抗高温氧化性能和耐蚀性能的确NiCr合金，虽然不具有自粘结效应，但也是***使用的一种粘结底层材料。(2）粘结底层与工况条件。作为整个涂层的一部分，粘结底层的选用也必须满足工况使用要求。由于应用涉及的工况环境很多，也很复杂，下面*从工作温度和腐蚀环境两个方面进行阐述。1)工作温度。每一种粘结底层材料都有其适宜的工作温度范围，热喷涂技术中常用粘结底层材料的特性及比较高使用温度如表所示。
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但该工艺也存在运行成倍较高、对基体输入热量较大、不能喷涂氧化物陶瓷（注：个别系统能够喷涂Al2O3、Al2O3-TiO2等低熔点陶瓷，如HV2000超音速火焰喷涂）等缺点。因此，在选择热喷涂工艺时，应针对具体需求进行具体分析，下文分别从涂层性能、喷涂材料类型、涂层经济性及现场施工等四个方面进行了分析。1.以涂层性能为出发点进行选择时，一般考虑如下几点：（1）涂层性能要求不高，使用环境无特殊要求，且喷涂材料熔点低于2500℃，可选择设备简单、成本较低的氧乙炔火焰喷涂工艺。如一般工件尺寸修复和常规表面防护等。（2）涂层性能要求较高、工况条件较恶劣的贵重或关键零部件，可选用等离子喷涂工艺。相对于氧乙炔火焰喷涂来讲，等离子喷涂的焰流温度高，熔化充分，具有非氧化性，涂层结合强度高，孔隙率低。（3）涂层要求具有高结合强度、极低孔隙率时，对金属或金属陶瓷涂层，可选用高速火焰（HVOF）喷涂工艺；对氧化物陶瓷涂层，可选用高速等离子喷涂工艺（如PlazJet等离子喷涂）。如果喷涂易氧化的金属或金属陶瓷，则必须选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺，如Ti、B4C等涂层。2．以喷涂材料类型为出发点进行选择时，基本原则如下：（1）喷涂金属或合金材料。
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这种结构涂层在实际应用中所占的比例也较大，也是**常用的热喷涂涂层结构之一。两种涂层可采用同一种热喷涂工艺方法来完成，如采用单一工艺方法，如普通火焰、喷涂或等离子喷涂来分别喷涂两种涂层，也可采用不同的热喷涂方法来完成，如可采用电弧喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层；或先采用超音速火焰喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层，该组合是目前飞机发动机用热障涂层的典型工艺。3．多层结构多层结构是指涂层层数达三层或三层以上的涂层结构，在实际应用中并不常用，只在特殊工况条件下才采用。有的多层结构通过采用多种成分涂层来满足一种性能要求，例如，为了开发出能够满足柴油发动机用的长寿命厚热障涂层，Robert等采用了热膨胀系数非常接近的三层结合底层来降低涂层热应力，其涂层结构如图所示，各层涂层的热膨胀行为如右图所示。由于基体材料4140、NiCrAlY、FeCrAlY、FeCoNiCrAl和ZrO2-Y2O3之间膨胀系数属于逐渐变化的，从而可以大幅度减小ZrO2-Y2O3涂层与基体之间的热膨胀不匹配性，从而达到减小热应力、延长使用寿命的目的。多层结构示意图有的多层结构则具有多种功能，例如，为了***提高汽轮机用热障涂层的使用寿命和工作可靠性。
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