关键的外卖
在工程中使用的材料具有自己的特点和特征。实际上，找到能够提供所需性能并廉价的正确材料，以满足经济方面，以获得非常精细的平衡行为。
为了应对这样的挑战，我们通常不得不妥协。一种最有效的方法是专注于材料的整体力学性能，并通过使用各种形式的表面性能来弥补任何不足涂层．
这使我们即使在相当侵略性的环境和条件下也可以使用比较便宜的材料。当然，各种油漆和聚合物涂料首先来找，但这些涂料通常不提供令人满意的耐磨性或热耐久性。
另一方面，热喷涂是比较昂贵的申请，但它已经表明，最初的成本抵消了较长服役生涯这种涂层的。此外，新的环境标准要求更严格的控制挥发性有机化合物，发现在一些较旧的涂料中，这推出了现代涂料的成本，从而降低了初始成本的这种差异。
这些金属涂层可以作为多用途的保护，以防止腐蚀和机械磨损，如磨损和侵蚀，取决于基材和所选涂层。此外，它们可以改变所讨论的部分的生物，热和电气性质。
粘合机理和材料制剂
有许多不同的热喷涂方法，但大多数在原理上是相同的。涂层材料的金属丝或粉末被熔化并以高速喷射到表面基质我们希望保护。熔融液滴以高速碰撞与基材表面，随后溅出冲击。
这些液滴或薄片，填充基板的表面谷，快速冷却，形成强机械债券与基础材料。这种粘合的强度被认为来自于多种效应的结合:扩散粘合和机械钩效应引起的粘合力——当涂层冷却时，它收缩并附着在基材表面的不规则处微观结构．
显然，这个过程与浮出水面不同或耐磨堆焊，其中标准焊接方法施加到基材的表面上。在这种情况下，由于熔点和与基材的基材混合而具有表面层的焊接材料熔合。另外，不需要高冲击速度来创建键。
这一切都在微尺度上脱颖而出，这些液滴的尺寸可以在几微米之间的任何地方，高达几百微米。当涂覆涂层时，液滴在本身之间连接以形成均匀的层，并且可以将多层施加到基板上，从而增加涂层的厚度。
由于所做的粘合取决于基板的表面几何形状，因此表面粗糙度必须具有一定水平，并且推荐的最小表面轮廓为2毫米（罗杰斯，F. 1997)或3毫米(Cunningham，1996）.
除此之外，表面必须非常干净（表面凹坑或谷，需要清楚任何污染），所以化学清洁，接着爆破建议清洁（这也具有在粗糙度的作用中的作用），并且应在涂层之前应用氧化物层理想情况下，有时间形成。（一定要阅读在定义适当的表面轮廓（第1部分）时质疑当前方法有关喷砂清理和表面处理的更多信息。)
不幸的是，即使基材在整个过程中保持固态，由于冲击处理和来自涂层颗粒的热量传递，一些组织的变化是可以预期的。此外，各种各样的存在夹杂物氧化物可以存在于涂层微结构中。
此外，清洁本身可能是有问题的。喷钢砂处理，必须达到适当的表面粗糙度，物理变形的材料和引入残余应力的系统，这意味着必须控制表面准备，以避免任何潜在的问题。
热喷涂方法概述
热喷涂方法主要在颗粒温度和速度下不同，以及热源的类型。火焰（气体火炬），电弧，等离子体， 和爆轰金属化可以产生最明显的基团，其中大多数的温度约为3000°C(5432°F)，电弧金属化除外。
另一方面，速度差异要大得多，他们从低到40米/秒的老火焰金属化一直到1200米/秒的最现代高速氧气燃料（HVOF）方法。
所有不同的方法都可分为五组：
火焰喷涂-热量是由气体-燃料-氧气混合物燃烧产生的。电线或粉末被送入枪中，在那里熔化，然后用压缩空气或惰性气体排出。由于速度慢，温度低，粘接质量差。喷淋速率相当低，生产率因此受到影响。然而，这是一种比较便宜的方法。火焰温度通常在3100°C左右(°5612f)，颗粒速度为40-80米/秒，如果是消耗性粉末，颗粒速度为150米/秒左右。
电弧喷涂- 两个可消耗电极由DC弧线桥接。然后通过将压缩气体压缩在基板上以类似于导线喷涂的速度的压缩气体熔化的材料，但在7,000℃（12,632°F）上的温度明显高。这种喷涂方法表现出更高的粘合强度，较少孔隙度，比火焰喷涂更高的生产力。然而，它更昂贵，它产生可能在某些环境和情况下造成问题的弧光，臭氧和烟雾。
等离子体喷涂- - - - - -虽然该方法也使用直流电弧，但原理是不同的。该电弧用于将气体（通常是氩气，氢气，氮气或混合物）加热至等离子体状态的极高温度。等离子体气体被送入焊炬，以及熔化在高速气流中的涂层粉末。速度通常在200-300米/秒的范围内，并且当加热到10,000-20,000°C的温度时，通过快速膨胀气体（所有喷丸方法中最高）引起的。该方法相当昂贵，但提供卓越的涂料质量，并且对于陶瓷涂层而言，传统上具有较高的熔点。通过使用真空等离子体喷涂可以实现甚至更高的涂料质量）低压等离子体喷涂（LPP），但这些方法甚至更昂贵。
HVOF -高速氧燃料喷雾是目前使用的最现代的方法，所以它也是最昂贵的方法之一也就不足为奇了。它在燃烧室中燃烧液体燃料(通常是煤油)和氧气的混合物，产生的废气以极高的速度(800-1200米/秒)排出。该过程的最低温度约为2700°C(4892°F)，这意味着与衬底的结合主要是通过熔化粒子的动能实现的。与等离子喷涂相似，结合强度高，涂层孔隙率低。
爆炸枪喷涂,与大多数方法不同的是，这种方法不是使用连续的粒子流，而是由爆炸引起的一系列短脉冲乙炔和氧气。爆炸燃料产生冲击波，该冲击波以约800m / s的显着速度将粉末涂层推动到基板上。该方法达到良好的粘合强度和低孔隙率，但与血浆或HVOF喷涂相比，质量短。
最常见的涂料和基材概述及其应用
用作涂层的典型材料是锌和铝及其合金，最常用于各种钢（非常常见的合金是Zn-Al 90-10和85-15）。由于锌更活跃电系列，还提供了更好的防腐性能。
由于抗磨损性能，钨和铬碳化物涂料也广泛使用，这使得它们在保护煤炭转移滑槽和各种接地设备的部件方面非常有用。可以添加其他元素，例如镍，以进一步改善性质。
其中一个最常用的用途是保护具有长寿寿命和要求桥梁和地面管道的长期使用寿命和要求的各种结构。尽管电镀可用于为此类结构提供防腐保护，受限于镀锌厂水池的大小，因此只能处理次要构件。由于在使用热喷涂时没有这样的限制，主要构件的处理没有明显的问题。
热喷涂在保护辐射门、部分暴露的垃圾架和其他暴露在波动腐蚀环境中的回收设备方面显示出巨大的潜力。科罗拉多州丹佛市复垦局的一项研究表明，热喷涂比传统涂层更有效、更经济，但仍建议进行进一步的研究。
在20世纪80年代，康涅狄格州运输部(ConnDOT)参与了一项由联邦公路管理局(FHWA)赞助的研究，在该研究中，选择了五座桥梁进行金属化处理，以评估和比较这种方法与传统油漆涂层的有效性。
所有五座桥梁都位于东部康涅狄格州的康涅狄格州的收费公路（I-95和I-395），并包含轧钢梁梁。由于这些桥梁于20世纪50年代建造，因此在经济上可行的野外施加（Per）的现场应用需要满足许多条件www.metalize.net）：
- 目前桥梁尺寸足以满足未来的旅行需求
- 甲板是新的，刚修复或状态良好
- 桥梁结构状况良好
- 需要重新涂覆的大梁状况良好
- 现有的油漆状况不佳
- 钢暴露在恶劣的盐雾或工业环境中
使用的涂层是Zn-Al 85-15，因为它很好抗腐蚀特性。这项工作主要是在干燥天气中的田间完成，以减轻水分对涂层和基材性能和涂层基板界面质量的影响。以标准方式制备涂层表面。
金属化后，高层涂层aliphatic聚氨酯的应用，以保护紫外线(UV)光和磨损，并提高审美质量。整个系统的估计平均单位成本为10.21美元/平方英尺，但由于使用了面漆．Conndot决定使用这种变体，因为它将在已经固体25-40的顶部增加了15-20的使用寿命，估计基础涂层。喷涂本身的成本是每平方英尺的0.031美元。
由于本申请差不多20年前，由于该技术的进步，该数字现在将显着降低。最终审查桥梁于1995年7月在涂上第一座桥七年后完成，并且桥梁都没有显示出适当应用金属化的腐蚀或表面降级的任何迹象。
虽然最初更昂贵，但是当成本每年计算成本时，这种方法比传统涂料便宜。
热喷涂最常与金属材料一起使用，但应该注意的是，该方法可以与非金属涂层和基材一起使用，大多数陶瓷和基于硅基衬底。（对于选择合适的涂层，请参阅用于不同服务曝光的防腐涂层．)
金属化的优点和性能（热喷涂）
即使金属化应用熔融涂层，基材不会显著升温，随后，基材或焊缝不会变形，但在热影响区域，材料的微观结构会发生变化。
通过比较，镀锌是将基体浸入到锌液中的一个热加工过程，这意味着它会因为过热而改变材料的微观结构，并且我们受到了桶的尺寸的限制。理论上，金属化可以在任何尺寸的结构上进行，也可以在现场进行，只要有适当的环境条件和涂层表面的屏蔽。
金属化在防腐蚀中的性能得到了很好的记录和证明是我们能够申请的最有效和最长的形式之一。由于其高耐用性和耐腐蚀性较大，这已成为具有长寿的各种结构的最具使用方法之一，并且与水环境接触，例如桥和水坝。
简而言之，与其他类型的涂层相比，金属化的优点是（每美国内政部填海技术服务中心，丹佛，科罗拉多州-技术备忘录第2号。乌鸫- 2012 - 14所示）：
- 不治疗时间．该结构可以在应用程序结束后立即投入使用。
- 不产生挥发性有机物(VOCs)。
- 抗冲击性好(与环氧树脂相比)。
- 良好的紫外线耐光性（与环氧树脂相比）。
- 无温度限制。
- 申请没有湿度限制。
- 具有较长的使用寿命和较少的涂层维护停机时间。
金属化缺点（热喷涂）
- 不兼容印象最新的阴极保护（ICCP）在许多结构中找到的系统，如掩埋管道。
- 更高的初始成本(30 - 40%)。
- 金属化会使基板发热，这在某些情况下可能是不可接受的。表面温度将取决于所使用的工艺和参数。
- 随着一些研究表明，涂层寿命（回收局[回收]，1966年，1966年），快速流动的水可以。
- 服役生涯浸渍效果会因水的化学性质和涂层材料的不同而有很大的不同。
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