介绍了一种被称为“冷喷涂”的新型喷涂技术的发展过程、作用机理、应用范围以及作为其他类型涂层代替方案的可能性, 指出其非常细的晶粒度以及工件不产生热变形是这种固态沉积技术的主要优点。
热喷涂是沉积涂层的一种方法, 它所形成的可以是通过熔化和喷溅而沉积的金属涂层, 也可以是将陶瓷粉末加热到其熔点以上而成功沉积的陶瓷涂层。近年来, 在俄罗斯主要由 Papyrin 所开展的工作的基础上, 又出现了一种新的概念, 即“冷喷涂”。该工艺实际上是 Samuel Thurston 最早提出的工艺概念的复活。Thurston 1902 年所获得的 2 个专利正式阐明了将固体粉末粒子喷涂到一般金属表面形成保护涂层的方法。在美国, 有关该技术的开发工作大部分是在新墨西哥州的阿尔伯茨基的桑迪亚国家实验室进行的。
在冷喷涂过程中, 粉末在其热软化温度点以下,通过喷嘴以超音速被喷射出去。现在, 这一喷涂过程一般都是在惰性气流中完成的。当粉末冲击到一个适当的表面上时, 即沉积形成了连续涂层。其总的机理是粒子的高能冲击导致了粉末和基体金属之间以及粉末和已沉积的涂层之间的机械合金化和结合。
根据粒子尺寸分布及其塑性的不同, 在涂层中观察到了广泛的冷作硬化现象, 尤其是在粉末热软化点以下的温度。此外, 对于许多材料, 工件还可以被喷涂成型为整体的单块结构。
加州圣巴巴拉的 Inovati 公司开发一种新的固态沉积技术并获得了专利, 称之为“动力金属化(KM ) ”,见框图 1。即使不作高成本的表面准备, 该技术也能在许多种金属的标准表面上沉积出完全致密的连续性涂层。由于热的粉末是在它们的熔点以下的温度喷涂的,涂层显示出很细的晶粒度, 并且有可能避免被喷涂工件的热变形以及多个涂层之间的内扩散。该工艺使用了一系列特殊喷涂参数, 它们包括:
