在選擇表面涂層材料時(shí)，一般可按照下列步驟進(jìn)行：

    （1） 分析工況條件和零件性能，了解失效原因及對(duì)涂層性能的要求；

    （2） 列出可供選擇的涂層材料；

    （3） 分析待選材料與基體材料的相容性及能夠采用的熱噴涂方法；

    （4） 必要時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；

    （5） 綜合考慮使用壽命、成本和工廠條件，確定涂層材料；

    （6） 確定表面涂層方法并制定涂層工藝。

    下面簡(jiǎn)要介紹目前常用的涂層性能，為正確選擇噴涂工藝提供參考。

    一般地說(shuō)，采用熱噴涂層的主要目的有以下幾種：（1） 耐腐蝕涂層； （2）耐磨損涂層；（3） 減摩與封嚴(yán)涂層；（4） 耐高溫?zé)嵴贤繉?；?） 絕緣或?qū)щ娡繉?；?） 尺寸修復(fù)涂層等等。不同的目的應(yīng)采用不同的涂層。

    耐腐蝕涂層材料的選擇比較復(fù)雜。零件的工作狀態(tài)、工作溫度、工作環(huán)境和各種腐蝕介質(zhì)都增加了對(duì)涂層材料的要求。腐蝕環(huán)境可能是水溶液、氣體或各種化學(xué)介質(zhì)，還可能具有寬廣的溫度范圍。在有燃?xì)獯嬖诘臈l件下，燃燒的氣體或未燃燒的燃料也可能在適當(dāng)?shù)臏囟认屡c其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成很復(fù)雜的腐蝕環(huán)境。防腐蝕的機(jī)理基本上有三種：

    （1） 排斥腐蝕環(huán)境。這主要是依賴于涂層不滲透腐蝕介質(zhì)，并不與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

    （2） 防止電化學(xué)腐蝕。也就是利用基體金屬和涂層材料的性質(zhì)，知道它們的氧化-還原電位，從而決定涂層對(duì)基體是陰極還是陽(yáng)極，以及其電極電位如何等。涂層和基體材料若匹配不當(dāng)就可能造成電化學(xué)腐蝕。

    （3） 抑制腐蝕作用。通過(guò)使用化學(xué)腐蝕抑制劑作為噴涂層的密封劑可以起到某些防護(hù)作用。這種方法是多孔狀噴涂層用腐蝕抑制劑飽相或用無(wú)機(jī)密封劑填充。使用較薄的涂層就能達(dá)到完全排斥腐蝕環(huán)境的要求。在某些情況卞，耐腐蝕金屬也可以作為防腐蝕涂層，但大多數(shù)是采用氧化物陶瓷作為防腐蝕涂層。

    耐腐蝕涂層主要有如下幾種：

    （1） 耐大氣腐蝕涂層

    這類涂層耐下述條件的腐蝕，金屬或合金暴露在戶外或室內(nèi)的大氣中，但是不能浸漬在液體中，涂層在大氣中能抵抗風(fēng)、雨、陽(yáng)光和其他氣候變化條件的腐蝕。所有的質(zhì)量評(píng)定都以戶外暴露獲得的結(jié)果為依據(jù)。在戶外使用的涂層在室內(nèi)也能很好地使用。

   這類涂層有：

    a. 耐工業(yè)氣氛的涂層。這種涂層能承受具有煙塵或化學(xué)煙霧 （如大城市和重工業(yè)區(qū)等） 的惡劣氣氛。

    b. 耐海洋氣氛腐蝕的涂層。這種涂層能承受海洋附近或具有鹽霧條件下的腐蝕，這種氣氛中具有大量的鹽分而且是潮濕的。

    c. 耐農(nóng)村大氣腐蝕的涂層。農(nóng)村大氣中雖然沒(méi)有工業(yè)煙霧和海洋性氣候的鹽霧，但含有少許的污染物。

    （2） 耐浸漬腐蝕涂層

    浸漬腐蝕是金屬或其涂層暴露在液體中并且是全部或部分、或二者交替地受到浸漬，防腐蝕涂層必須能夠耐液面以上或液面以下環(huán)境的腐蝕。這類涂層有如下幾種：

    a. 耐食用淡水的涂層。這種涂層耐淡水，并且不能改變水的化學(xué)成分，以免不適于食用。

    b. 耐非飲用淡水的涂層。這種涂層耐非飲用淡水，水溫不超52oC，PH值為5～10。

    c. 耐熱淡水涂層。這種水系非飲用水，水溫在52～204 oC，PH值為5～10。

    d. 耐鹽水腐蝕涂層。這種涂層可以全部或部分浸在靜止的或運(yùn)動(dòng)的食鹽水或海水中。

    e. 化學(xué)和食品工業(yè)使用的涂層。這種涂層能耐諸如油、燃料和溶劑等的化學(xué)作用，并且能耐各種食品的腐蝕，但不能改變食品的化學(xué)成分和味道。

    上述兩種耐腐蝕涂層可以采用電弧噴涂 （包括高速電弧噴涂）或火焰噴涂鋅或鋁來(lái)制備。

    （3） 耐化學(xué)腐蝕涂層

    這類涂層能承受各種酸、堿、鹽類的溶液、蒸汽和固體的腐蝕。這類涂層主要是各種鐵基、鎳基和鉆基合金、自熔性合金、有色金屬，氧化物陶瓷，碳化鉻和碳化鎢等金屬陶瓷。由于熱噴涂層都有一定的孔隙率，所以，各種涂層必須進(jìn)行填充密封處理。密封劑本身也必須耐化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。

    零件磨損通常都伴隨著溫度升高，其原因或是由于摩擦引起的或是與工作環(huán)境有關(guān)。一般情況下，耐磨涂層應(yīng)用在遭受撞擊磨損的條件下或腐蝕環(huán)境中。因此，作為耐磨涂層必須堅(jiān)硬、不易破碎，而且具有一定的耐熱和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的性能。許多碳化物、氮化物、氧化物、鎳基或鉆基合金都具有這些性能。

    由于使用環(huán)境、工作溫度和磨損條件的不同，磨損的情況比較復(fù)雜，歸納起來(lái)有如下4種情況：

    （1） 粘著磨損 這種耐磨涂層主要作為軟軸承和硬軸承表面使用。

    a. 軟軸承表面。這種涂層可以使?jié)櫥瑒┲袛y帶的磨料粒子嵌入涂層內(nèi)，也能使軸承表面的基準(zhǔn)線變形。軟軸承成本較低，但必須進(jìn)行很好的潤(rùn)滑，否則磨損速度太快。

    b. 硬軸承表面。這種涂層可以用作高耐磨和硬軸承材料，能耐磨料磨損，減少劃痕和劃傷，可用于高負(fù)荷低速度的硬軸承表面上。

    （2） 磨料磨損

    a. 耐磨料粒子磨損的涂層。這種涂層能耐滑動(dòng)表面之間的外來(lái)粒子的切削和劃槽作用，故涂層的硬度大于外來(lái)磨料粒子的硬度。在高溫下使用的涂層，其工作溫度為540~845oC，在低溫下使用的涂層，其工作溫度在540 oC以下。

    b. 耐硬面磨損的涂層。這種涂層能耐硬面或含有硬磨料的軟面滑動(dòng)磨損。涂層需光滑以減小磨損程度，還應(yīng)具有適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)。在高溫下使用的涂層，其工作溫度為540~845 oC，在低溫下使用的涂層，其工作溫度在540oC以下。在低溫使用的耐硬面磨損的涂層中，還包括耐纖維和紡織線磨損的涂層。

    （3） 表面疲勞磨損

    a. 耐定向運(yùn)動(dòng)磨損的涂層。這種涂層能承受在軌道上滑動(dòng)、滾動(dòng)或撞擊引起的磨損，并足以承受連續(xù)的撞擊磨損。

    b. 耐無(wú)定向運(yùn)動(dòng)磨損的涂層。這種涂層能耐相互接觸的表面發(fā)生小量位移引起的振動(dòng)摩擦，由于接觸摩擦系統(tǒng)無(wú)定向運(yùn)動(dòng)，涂層的磨損是很難預(yù)料的，振動(dòng)是這類磨損中常見(jiàn)的現(xiàn)象。這種涂層也分為高溫下使用和低溫下使用的兩類。

    c. 耐氣蝕涂層。這種涂層能夠承受由于液體流的空穴造成的機(jī)械沖擊磨損，并具有韌性高、耐磨和耐腐蝕性能。

    （4） 沖蝕磨損

    這種涂層耐尖銳和堅(jiān)硬粒子的沖蝕。這些粒子由氣體或液體傳遞并以一定速度運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粒子的沖蝕角度小于45o時(shí)，粒子沿表面飛行而產(chǎn)生磨料磨損。這時(shí)對(duì)涂層硬度的要求是主要的，當(dāng)粒子的沖蝕角度大于45o時(shí)，涂層的韌性則是主要的。這種涂層也有在高溫和低溫條件下使用的兩種類型。

    由氣體在壓力之下驅(qū)動(dòng)的機(jī)器其機(jī)械效率取決于轉(zhuǎn)子的密封能力，密封能力高可以減小或防止氣體的泄漏，因此，要求轉(zhuǎn)子與定子之間具有非常緊密的配合間隙。由于轉(zhuǎn)動(dòng)零件在工作條件下可能延伸或膨脹，而與靜止零件發(fā)生碰撞，所以，要制造具有緊密間隙的機(jī)器是很困難的，但使用可磨耗密封層即可解決這一問(wèn)題。方法是在靜止零件上噴涂一層可磨耗封嚴(yán)層，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的零件，使涂層形成緊密尺寸配合的密封通道。

    典型的可磨耗涂層用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)匣和渦輪機(jī)匣上。涂層應(yīng)有足夠厚度，以使發(fā)動(dòng)機(jī)裝配時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片和機(jī)匣之間互相搭接。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，葉片頂端與涂層磨擦，磨去一些涂層，形成通道，而葉片本身不受損傷，由于涂層適應(yīng)葉片徑向和軸向移動(dòng)，每個(gè)葉片的頂端都能在涂層中獲得密封。在設(shè)計(jì)可磨耗涂層時(shí)，必須解決兩個(gè)根本對(duì)立的要求，即涂層不僅是可磨耗的，而且必須耐氣流的沖刷和粒子的沖蝕。因此有必要比較涂層的可磨耗性能相抗浸蝕性能，以及耐熱性能和抗化學(xué)腐蝕性能。

    （1） 耐高溫涂層 這類涂層能改善基體零件的高溫工作條件，并能承受高溫條件下的化學(xué)或物理分解作用或由于腐蝕造成的化學(xué)損壞。

    a. 耐大氣氧化涂層。這種涂層能防止基體由于高溫氧化造成的損壞。涂層的熔點(diǎn)高于工作溫度，在工作溫度下具有低蒸氣壓。不要求涂層承受機(jī)械磨損。