全方位解读火焰喷涂，热喷涂工艺之燃烧法

2016-12-09 16:23:36 作者：本网整理来源：航空制造网分享至：

    线材火焰喷涂

    线材火焰喷涂是采用氧-乙炔燃烧火焰作热源，喷涂材料为线材的热喷涂方法。它是最早获得应用的热喷涂方法，迄今该方法仍在普遍使用。

    1.喷涂原理

    对喷涂材料的加热和雾化是借助火焰喷枪进行的，喷枪通过虹吸气头分别引入乙炔、氧气和压缩空气，乙炔和氧气混合后在喷嘴出口处产生燃烧火焰。送丝轮带动线材连续地通过喷嘴中心送入火焰，在火焰中受热熔化，压缩空气经空气帽形成锥形的高速气流，将熔化的线材雾化成细微的颗粒，在火焰和高速气流的推动下，熔融颗粒喷射到经过预处理的基材表面形成涂层。

    单位时间里熔化金属线材的量取决于火焰功率。改变氧气和乙炔的流量比例可获得氧化焰或中性焰，氧化焰将加剧金属线材中碳的烧损和涂层中氧化物的增加。中性焰可在一定程度上减少被喷涂材料的氧化。

    压缩空气使熔化的金属脱离和雾化，一般压缩空气消耗量在0.8-1.2m3/min；压力为0.40-0.60MPa。

    线材的传送依靠喷枪中的空气涡轮或电动马达，通过调节转速来控制送丝速度。采用空气涡轮的喷枪，结构紧凑、重量轻，适于手工操作。但送丝速度微调比较困难，而且容易受压缩空气的影响难以保持恒定。采用电动马达的喷枪，送丝速度容易调节并能够保持恒定，所以这种形式的喷枪使用日渐得增多。

    用于喷涂的金属丝直径一般在Φ1.6mm-Φ4.8mm之间，喷枪配有不同型号的喷嘴和空气帽以满足不同直径和材质线材的喷涂要求。

    2.设备构成

    典型的火焰线材喷涂设备的构成，包括氧气-乙炔供给系统、压缩空气供给系统、线材盘架、喷枪等。

    （1）氧气-乙炔供给系统。该系统由气源、压力及流量调节装置、回火防止器及输气管线等组成。气源大都采用瓶装氧气和乙炔，用于调压的氧气减压阀和乙炔减压阀应从正规厂家选购并定期校验，合格后方可使用。流量控制采用浮子流量计，针形阀应灵敏、准确，使用值应在满刻度的40-70%之间。喷枪于流量计之间必须安装回火防止阀以确保喷涂过程中的安全。

    （2）压缩空气供给系统。为确保涂层质量，供给吹砂机和喷枪的压缩空气除了有流量和压力的要求外，还必须清洁、干燥，即无油、无水。因此压缩空气供给系统应包括空气压缩机和空气净化装置。

    （3）喷枪。目前国内应用的喷枪主要有两类：一是国产类型，最具代表的是SQX-1型气喷枪，另一类是进口喷枪，主要是原美国Metco公司的12E型和14E型火焰线材喷枪，该类喷枪采用空气涡轮式送丝，其气动部分加工精度高，送丝速度稳定，调速范围宽，高低熔点的材料均可喷涂。

    3.涂层和工艺技术特点

    （1）涂层结构和特性。线材火焰喷涂的涂层结构为明显的层状结构，涂层中有较多的孔隙和氧化物夹渣。涂层性能依据喷涂工艺和喷涂材料的不同而各异，一般数据下表。

    线材火焰喷涂涂层性能

    （2）工艺技术特点。氧气-乙炔线材火焰喷涂设备简单，操作方便，使用成本较低，应用非常广泛，其主要特点为：

    1）设备简单，操作方便，成本低，可进行现场维修作业。

    2）喷涂材料较为广泛，凡能拉成丝的金属材料几乎都能喷涂，还可喷涂复合丝材。

    3）喷涂过程中，对基材传热少，工件不易受热变形，可喷涂厚涂层。

    4.主要影响工艺参数

    影响线材火焰喷涂涂层质量的主要因素有：压缩空气流量和压力、氧气-乙炔流量和压力、喷嘴烧损和送丝轮的磨损程度。

    （1）压缩空气流量和压力。在用的线材火焰喷枪大多采用气动涡轮方式送丝，因此喷涂过程中就要求压缩空气的流量和压力都必须保持恒定，否则送丝速度忽快忽慢，严重影响丝材的熔化效果。

    （2）氧气-乙炔流量和压力。当氧气的比例低时，火焰为碳化焰，温度较低，适于喷涂熔点较低的材料，能防止喷涂材料氧化脱碳。当火焰为中性焰时，焰流温度约为3050℃，适于喷涂各种合金。氧气-乙炔流量和压力的大小决定了喷枪火焰功率的大小，为保持丝材熔化的一直性和稳定性，要求喷涂过程中，氧气和乙炔的流量和压力必须稳定不变，否则丝材会出现“过熔”或熔化不良，影响涂层质量。

    （3）喷嘴烧损和送丝轮的磨损。喷嘴烧损较严重时会直接破坏焰流的对称性和稳定性，送丝轮的过度磨损会造成送丝速度不稳定，二者均导致丝材熔化的不一致性。

    棒材火焰喷涂

    棒材火焰喷涂是采用氧-乙炔燃烧火焰作热源，喷涂材料为棒材的热喷涂方法。由于金属材料可以很容易地制成线材，而金属氧化物，即陶瓷材料无法加工成线材，至多可以制成一定粗细和长短的棒材，所以棒材火焰喷涂主要指陶瓷棒材火焰喷涂。这种工艺方法早在上世纪六十年代，等离子喷涂技术在我国还未普及时在航空航天等军事领域就有成功的应用。七十年代中后期，随着等离子喷涂技术在我国的推广，陶瓷棒材火焰喷涂技术逐渐退出应用。但在九十年代初，在我国引进了美国诺顿公司专门喷涂陶瓷棒材的火焰喷涂技术（Rokide Ceramic Spray System）之后，由于该技术确有其独特之处，在某些领域获得了成功应用，陶瓷棒材火焰喷涂技术才又受到业内人士的重视。

    1.喷涂原理

    棒材火焰喷涂的喷涂原理同线材火焰喷涂的原理完全一样，不再赘述。陶瓷棒材喷涂的主要特点是陶瓷棒端部在氧-乙炔火焰中停留的时间较长，使得陶瓷棒端部充分熔化后，再用射流雾化成微滴喷射到工件表面形成涂层。从而克服了氧-乙炔火焰粉末喷涂时，由于陶瓷粉末熔点高，在火焰中停留时间短、熔化不充分而影响涂层质量的弊端。

    2.设备构成

    美国诺顿公司Rokide Ceramic Spray System的构成包括氧气-乙炔供给系统、压缩空气供给系统、棒材送进速度调节装置和喷枪等。其中除喷枪在结构上有些差别外，其它各系统与线材火焰喷涂基本相同。

    喷枪结构紧凑，棒材的输送依靠喷枪后部的电动马达带动，马达后部有控制线与控制盒相连，控制盒带有速度调节旋钮和清晰的数字显示。棒材送给速度控制精确，电动马达具有自动转换功能，可适应世界各地不同的输入电压和频率。为便于操作，喷枪上也装有控制钮用来控制棒材的进给和气体的通断。

    3.涂层和工艺技术特点

    （1）涂层结构和特性。陶瓷棒材喷枪的特性决定了只有当陶瓷棒端部充分受热熔化后，才能被射流雾化成微滴并喷射出枪口，其速度大约在150-250m/s，高的动能和热能使得粒子在到达工件表面时仍能保持熔融状态，这就保证了涂层粒子间有很高的结合强度和涂层的高致密性。

    （2）工艺技术特点如下。

    1）设备配置简单，操控便捷，既可在热喷涂车间操作，也可用于现场施工作业。

    2）可喷涂的陶瓷棒材种类较多，有氧化铬、氧化铝、氧化锆、氧化铝钛等17种之多，规格有：φ4.75mm、φ6.35mm、φ7.94mm三种。还可喷涂直径为φ4.75mm的粉芯丝材。

    3）我国目前已有仿制的类似设备和陶瓷棒材，但设备和材料水平均有差距。要制备高性能的陶瓷棒材涂层主要还是依靠进口设备和棒材。

    粉末火焰喷涂

    粉末火焰喷涂是采用氧-乙炔火焰为热源，喷涂材料为粉末的热喷涂方法。它是继火焰线材喷涂之后出现的一种喷涂方法，由于设备简单，喷涂材料种类多，是目前国内应用最为普遍的热喷涂工艺。

    1.喷涂原理

    粉末火焰喷涂是借助粉末火焰喷枪进行的。喷枪通过虹吸气头分别引入氧气和乙炔，二者混合后在喷嘴出口处产生燃烧火焰。喷枪上装有粉斗或进粉口，利用气流产生的负压，抽吸粉斗中的粉末，使粉末随气流从喷嘴中心喷出进入火焰，被加热或软化，焰流推动熔粒以一定速度喷射到工件表面形成涂层。为了提高粒子的飞行速度，有的喷枪配有压缩空气喷嘴，借助压缩空气给粒子以附加的推力。

    粉末在被加热的过程中，由表层向芯部熔化，熔融的表层会在表面张力的作用下，趋于球状，不存在粉粒再被破碎的雾化过程。因此粉末颗粒的大小在一定程度上决定了涂层中变形颗粒的大小和表面粗糙度。粉末在被焰流加热和加速的过程中，由于粉末在焰流中所处的位置不同，造成其受热的程度不同，有的熔化或半熔化，有的只是软化或半软化。这与线材火焰喷涂的熔化-雾化过程存在较大区别，使得粉末火焰喷涂涂层的结合强度和致密性一般不及线材火焰喷涂。

    2.设备

    粉末火焰喷涂设备的构成与线材火焰喷涂类似，也是由氧气-乙炔供给系统、压缩空气供给系统、喷枪等组成。区别主要在喷枪。在喷枪不需要压缩空气时，则不需要压缩空气供给系统。在枪外送粉的情况下，需要增加送粉器。

    粉末火焰喷涂枪的种类较多，国产的具有代表性的喷枪有：上海产的QT-E-7/h和QT-E2000-7h型喷枪，成都产的CP-3000型亚音速喷枪，进口的有美国Metco公司的5P和6P型。不同型号的喷枪虽然在结构上存在一定差异，但基本都是由火焰燃烧系统和粉末供给系统两部分组成。

    CP-3000型亚音速喷枪是以氧-乙炔火焰为热源，以压缩空气作为送粉气、加速气和冷却气的一种高速高效粉末喷涂枪。它具有独特的螺旋式混气和射吸式进气结构，能大幅度提高焰流的燃烧效率和功率。该喷枪通过选配不同的喷嘴组件，可分别喷制性能优异的碳化物涂层和氧化铝、氧化锆等高熔点材料涂层。

    3.涂层和工艺技术特点

    （1）涂层结构特性。氧乙炔火焰粉末喷涂涂层，其组织亦为层状结构，涂层中含有氧化物、孔隙及少量变形不充分的颗粒。涂层与基材间属于机械结合。涂层孔隙率和结合强度受喷涂材料、喷涂工艺的影响比较大，孔隙率一般在5-20%之间，结合强度在10-30MPa之间。

    （2）工艺技术特点。氧-乙炔火焰粉末喷涂是应用最为普遍的一种喷涂工艺，其工艺特点如下：

    1）设备简单，操作方便，成本低，现场施工方便。

    2）喷涂工艺简单，容易掌握，应用最为广泛。

    3）喷涂材料广泛，可喷涂金属、合金、复合粉末、陶瓷及塑料等多种材料。

    4）涂层孔隙率较大，涂层的残余应力小，可喷制厚涂层。

    4.主要工艺参数

    （1）热源参数。加工过程中，要正确使用和控制火焰的性能，即预热和喷粉时，要使用中性焰或微碳化焰，以避免工件表面和粉末的氧气。一般，粉末火焰喷涂大多依靠火焰来加速喷射粒子。当采用较大流量的氧气-乙炔时，焰流的功率大、强度高，喷射粒子的飞行速度就高，所制备的涂层具有高的结合强度和致密度。

    （2）喷涂距离。喷枪与工件喷涂面的距离一般控制在150-200mm，具体值应根据喷枪的型号、功率大小和火焰的挺直度长短而定，最佳距离是将合金粉末在火焰中受热状态最好的最明亮部位对在工件表面上。

    （3）基体温度。喷涂时应先对工件进行预热，钢质零件预热温度为80-120℃，喷涂过程中，零件整体温度不应超过250℃。

    高速火焰喷涂

    高速火焰喷涂国内习惯上称为超音速火焰喷涂，它的英文缩写为HVOF（High Velocity Oxygen Fuel的首写字母）。高速火焰喷涂是在爆炸喷涂的基础上发展起来的一项新的热喷涂技术，是在上世纪八十年代初期，由美国Browning公司最先研制成功，并推出名为JET-KOTE的商用喷涂设备。高速火焰喷涂技术一经问世，就以其超高的焰流速度和相对较低的温度，在喷涂金属碳化物和金属合金等材料方面显现出了明显优势。在世界各大热喷涂公司的积极推动下，该技术发展很快，目前高速火焰喷涂技术在喷涂金属碳化物、金属合金等方面，已逐步取代了等离子喷涂和其它喷涂工艺，成为热喷涂的一项重要工艺方法。

    1.高速火焰喷涂原理

    高速火焰喷涂是将助燃气体与燃烧气体在燃烧室中连续燃烧，燃烧的火焰在燃烧室内产生高压并通过与燃烧室出口联接的膨胀喷嘴产生高速焰流，喷涂材料送入高速射流中被加热、加速喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的方法。可使用乙炔、丙烷、丙烯、氢气等作为燃气，也可使用柴油或煤油等液体燃料。

    煤油、氧气通过小孔进入燃烧室后混合，在燃烧室内稳定、均一地燃烧。有监测器用来监控燃烧室内压力，以确保稳定燃烧，喷涂粉末的速度与燃烧室内压力成正比。燃烧室的出口设计使高速气流急剧扩展加速，形成超音速区和低压区。粉末在低压区域沿径向多点注入，粉末均一混合，在气流中加速喷出。高速火焰喷涂焰流速度高达1500m/s-2000m/s，一般可观察到5-8个明显的马赫锥，粒子流速度高达300-650m/s。

    2.设备构成

    高速火焰喷涂设备一般由喷枪、送粉器、控制系统、喷枪冷却系统、气体供应系统五部分构成。目前我国在用的高速火焰喷涂设备绝大部分是进口的，使用最多的型号为：Sulzer Metco公司的DJ-2700和Praxair公司的JP-5000，JP-5000 是原Hobart Tafa公司研制成功的，后该公司并入了Praxair公司。这两种设备在国外应用也最为广泛，代表了当今世界高速火焰喷涂技术的发展水平。

    （1） Praxair JP-5000型。该设备以煤油作为燃料，其特点是燃烧室压力高（＞10bar），功率大、焰流出口速度高（2100m/s）；粉末由燃烧嘴低压区沿径向注入，使得粉末受热均匀、充分。相比其它工艺，其适宜喷涂的粉末粒度较粗，这有利于降低成本。目前为止，JP-5000喷制的WC-Co涂层性能略优于其它HVOF方法，但其氧气和煤油的消耗量十分惊人。

    （2）Sulzer Metco DJ-2700 。该设备由Sulzer Metco公司生产，以丙烷或丙烯作为燃气，国内大多用丙烷作燃气。该设备分手动控制型和自动控制型两种，手动型设备仅由喷枪、送粉器、流量控制器三部分构成，具有很好的机动性，可用于现场喷涂生产。同JP-5000相比，DJ-2700具有配置简单实用，操作方便、氧-燃气耗量低的特点。

    3.涂层和工艺特点

    高速火焰喷涂工艺因其鲜明的特点：超高的焰流速度和相对较低的温度，使其涂层性能和喷涂工艺具有许多特点：

    （1）火焰及喷涂粒子速度高。火焰速度达到1800m/s以上，粒子速度：300-650m/s。

    （2）粉粒受热均匀。喷涂粉粒沿轴向或径向注入燃烧室，使粉末在火焰中停留时间相对较长，熔融充分，产生集中的喷射束流。

    （3）粉粒与周围大气接触时间短，粉末粒子飞行速度高，和周围大气接触时间短，很少与大气发生反应，喷涂材料中活泼元素烧损少。这对碳化物材料尤为有利，可避免分解和脱碳。

    （4）喷涂粉末细微，涂层光滑用于高速火焰喷涂的粉末粒度一般为：10-45μm，属于细粒度粉末，同时喷涂粒子速度高，熔融充分，形成涂层时变形充分，使得涂层表面粗糙度小。

    （5）涂层致密，结合强度高一般高速火焰喷涂涂层的孔隙率＜2%，结合强度＞70MPa。

    4.主要工艺参数

    以DJ型高速火焰喷涂系统为例，介绍工艺参数对涂层性能的影响。

    （1）粉末特性。目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒形状、表面粗糙度等。对DJ2700设备来说，适宜的粉末粒度为：15μm-40μm。

    （2）氧-燃气流量和比例。高速火焰喷涂的焰流温度及特性取决于氧-燃气流量和混合比例。高速火焰喷涂时，首先应按照设备的规定要求确定氧气和燃气的流量，以保证喷枪焰流达到设计的功率水平。实际生产过程中有多种因素可导致氧-燃气比例的波动，而氧-燃气比例对确定最终的涂层组织十分重要。理论上，丙烷完全燃烧要求氧与丙烷的比例为5∶1（C3H8+5O2=4H2O+3CO2），这一燃烧比例产生的是中性焰（即，燃烧时氧与燃气分子全部耗尽）。若燃气比例下降，焰流中未消耗尽的氧分子将产生“氧化”气氛，导致熔融粉末粒子的过度氧化，涂层中氧化物含量增多。混合气中燃气过多会产生低温贫氧的火焰，所得涂层中未熔粒子和孔洞增多，而氧化物含量降低。事实上，中性焰是不存在的，在高温，燃烧过程不是完全可逆的，反应物与反应产物以热平衡和化学平衡方式共存。研究结果表明：对DJ型高速火焰喷涂系统，当氧-燃气比例在4.2-5.6之间时，可获得高性能的涂层。

    （3）喷涂距离。研究表明：DJ型高速火焰喷涂系统，当粉末粒子在距喷枪出口100mm以内即已达到了其最高温度，随着喷距的增加粒子温度逐渐降低，在100-230mm范围内，粒子温度大约降低了60℃，其降低幅度并不大，粒子仍可保持约1775℃的高温；而粒子速度在距喷枪出口大约190mm内是一个逐渐加速的过程，在距喷枪出口190-200mm左右达到480m/s以上的最高速度，在170-230mm喷距上，粒子速度基本维持在480m/s以上。考虑到高温焰流对基体传热的不利影响，喷距在可能的情况下应尽量增大，故对DJ型高速火焰喷涂系统来说，适宜的喷距应为：190-230mm。与其它喷涂工艺相比，高速火焰喷涂喷距的可调整范围是比较大的，这得益于粒子的高速度。较大的喷距可调范围对实际生产十分有利，因为可以根据工件的形状、大小、涂层厚度等要求选择适宜的喷距，以得到综合性能最好的涂层。

    （4）送粉量。对任何热喷涂工艺来说，送粉量都是影响涂层性能的一个重要参数。某种粉末在某一具体的喷涂工艺条件下，都对应有一适宜的送粉量范围。

    若送粉量过小，可能的不利影响有：

    1）被喷涂粉末过熔，粉末烧损，烟雾大，易污染涂层。

    2）每一遍喷涂不能完全覆盖其扫过的路径，造成涂层孔隙率增大。

    3）延长了喷涂时间易造成工件过热涂层开裂和生产成本的增大。

    若送粉量过大，可能的不利影响有：

    1）粉末熔化不充分，涂层结合强度降低，孔隙率增大。

    2）涂层应力增大，导致涂层开裂。

    3）粉末沉积率下降，生产成本提高。

    研究表明：使用DJ系统，喷涂WC-Co涂层时，当送粉量在38-60g/min之间变化时，涂层孔隙率在1.12-2%之间，显微硬度在HV1000-1300, 粉末沉积率为40-50%，涂层性能优。喷涂CrC-NiCr涂层时：当送粉量在27-45g/min之间变化时，可获得令人满意的涂层质量。

    AC-HVAF喷涂工艺

    继HVOF之后，美国和日本又相继研究出了燃气与空气混合燃烧的高速火焰喷涂系统，简称为HVAF,目的是进一步降低喷涂过程中粉末材料的氧化以及氧气的消耗。但当时的HVAF系统因粉末沉积率低以及存在安全方面的隐患而并未受到预期的效果。2001年在前苏联科学研究成果的基础上，美国TSR（UniqueCoat）公司研制成功AC-HVAF高速火焰喷涂系统，使HVAF喷涂技术得以全新的面貌显示出其独特的涂层和工艺特点。

    1.AC-HVAF喷涂工艺原理

    该工艺与HVOF喷涂原理类似，利用气态燃料和空气燃烧形成的超音速气流的能量来加速和加热被喷涂材料。与传统的HVOF相比较，AC-HVAF工艺焰流速度高，但温度较低，被喷涂粒子速度高达700-800m/s，而粒子温度一般在其熔点以下，当热的软化的粒子冲击到基材表面上时进行充分的塑性变形，形成致密涂层。一般以丙烷作为燃料气体，当喷涂高熔点材料时，可用丙烯代替丙烷来增加焰流温度。喷枪由压缩空气冷却。

    2.设备组成

    AC-HVAF喷涂系统由喷枪、控制台、气化器、送粉器及辅助装置组成。

    （1）喷枪有手持和机装两种型号喷枪，机装枪配有专门用来喷涂自熔合金的喷嘴组件。采用轴向送粉、内部火花塞点火、空气冷却喷枪。二级喷嘴设计成不同长度，使系统可喷涂多种材料。

    （2）控制台触摸屏式全自动控制，操作简单可靠。

    （3）气化器在预设压力和温度下，通过电加热器使液态丙烷和丙烯气化。

    （4）送粉器为喷枪连续输送粉末，送粉率最高达40 Kg/h，工作压力最高1.2MPa。

    3.涂层和工艺特点

    （1）涂层特点。

    1）涂层致密度高，孔隙率可小于0.5%。

    2）氧化物含量低，接近真空喷涂的水平。

    3）结合强度高，与碳钢的结合强度大于75MPa。

    4）涂层外观平滑，研磨后，可达光学镜面。

    （2）工艺特点。

    1）设备配置简单，不用氧气，无水冷却热交换系统，生产成本低。

    2）工作稳定，喷涂碳化钨涂层，生产效率可达30Kg/h。

    3）涂层氧含量低，可喷涂铜、银、钛等金属涂层；与活性金属结合良好。

    4）工作过程中需严格控制工艺参数，对粉末粒度要求尤为严格。

    爆炸喷涂

    人们很早就发现可以根据燃烧的激烈程度将可燃气体的燃烧过程分为：普通燃烧过程、爆燃过程、普通爆炸过程和爆轰过程。其中爆轰过程是最激烈和最不易获得的，以氧气和乙炔为例，在爆炸过程中爆炸中心的温度高达3400℃以上，爆轰波产生的速率在1500m/s以上。研究表明在一端封闭的长1m-2m的管子中充满氧气和乙炔，在封闭端点燃该混合气体可以获得爆轰过程，同时产生爆轰波。上世纪50年代中期，美国联合碳化物公司首先利用该原理制备了世界上第一台爆炸喷涂设备（detonation gun，简称D-gun），用于各种零部件的涂层制备和零件修复。

    1.爆炸喷涂原理

    如图所示。爆炸喷涂的基本原理是利用可燃气体爆炸产生的冲击波能量，将待涂覆的粉末颗粒加速加热，轰击到基体表面形成涂层。完整的爆炸喷涂设备包括爆炸喷枪、气体与粉末颗粒的输送与控制系统、点火燃爆控制系统、喷枪三维行走机构、基体夹持装置与运动机构、冷却水循环装置、粉尘回收装置和隔音室。不同于其它的热喷涂工艺，爆炸喷涂工艺是一种间歇式喷涂，一般的喷涂频率在4次/秒-8次/秒，Praxair新型的爆炸喷涂设备Super-D gun的喷涂频率达到了100次/秒。爆炸喷涂的工艺循环过程由以下四步组成：

    （1）进气。将爆炸气体混合后向喷枪内输入。目前主要使用的爆炸气体是氧气+乙炔或氧气+丙烷；

    （2）送粉。利用保护气体氮气向喷枪内送入喷涂粉末，使其在枪膛内某一特定区域形成团雾状的粉末云；送粉方式分为轴向送粉和径向送粉两种方式，轴向送粉被普遍采用，如美国Praxair、前苏联和北京航空材料研究院自行研制的爆炸喷涂设备等都采用该送粉方式，俄罗斯科学院西伯利亚分院研制的“OB”爆炸喷涂则采用了径向送粉的方式。

    （3）点火。向枪膛中的爆炸室发出给定频率的点火信号，使可燃气体爆炸爆炸持续时间约几毫秒，产生3300℃左右的高温和大约1500m/s的气流，高热高速气流使待涂覆的粉末颗粒受热软化，并以600m/s-700m/s的初速离开枪口射向基体表面。当粉末颗粒撞击基体表面时，动能转化为热能，撞击瞬间可使粉末颗粒温度升高，甚至可以达到其熔点。于是就形成孔隙率极低，结合强度很高的表面涂层。爆炸中心温度、气流速度和粉末颗粒射出枪口初速与燃爆气体种类和喷枪结构有关。

    （4）清除残气和残粉。向枪膛内输入保护气体，将枪管中残留的气体和粉尘清除干净，准备下一个循环。

    2.爆炸喷涂工艺

    爆炸喷涂可以获得优异的涂层，喷涂涂层以后零部件的性能有显著的提高。有资料显示，飞机发动机和其它机械的关键零部件的修复和磨损问题，必须采用爆炸喷涂技术才能解决，为此美国praxair公司在全球建立了十几个爆炸喷涂中心，在美国本土还有15个爆炸喷涂维修中心，可见爆炸喷涂具有非常大的市场潜力。目前在亚洲，在新加坡建立了一个喷涂中心，日本建立了三个喷涂中心。日本的子公司将爆炸喷涂技术仅应用到冶金行业，每年就产生几千万美元的经济效益。由于该工艺获得的涂层非常优越，因此从发明该设备至今，尽管联合碳化物公司已经解体，但爆炸工艺涂层制备技术仍然没有公开，爆炸喷涂设备也从不向其它国家和公司出售。在上世纪60年代，前苏联也独立的研究出了具有独立知识产权的爆炸喷涂设备。在1983年北京航空材料研究院研制出了具有独立知识产权的爆炸喷涂设备。高能爆炸喷涂技术具有以下特点。

    （1）可喷涂的材料非常广泛，从低熔点的铝合金到高熔点的陶瓷材料如氧化锆；

    （2）涂层的空隙率在所有热喷涂工艺中是最低的；

    （3）涂层与基体材料的结合强度是目前热喷涂工艺中最高的，其结合强度超过了目前采用的传统测量方法的极限；

    （4）由于间歇式的工作特性，该工艺对基体材料的温度影响非常小，对精密零部件或低熔点材料的表面喷涂特别实用；

    （5）高的涂层性能保证了该工艺能够满足高标准的要求：如航空发动机、燃机、汽车、冶金、采矿和石油机械等。

    （6）工业应用条件下经济可靠。