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，是最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、爆炸喷涂、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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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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太阳紫外线被认为是导致降解的最重要因素。通常认为金属涂层的光降解机理是自由基反应机理。自由基-产物自由基浓度通常是非常低的稳态值，因此基于分子遇到的机会，自由基和自由基更容易被遇到，因此上述反应不断进行。在金属涂层老化性能检测中，我们发现一些小分子，如酮，醇，酸等，这些小分子很容易被水冲走。由于组合物的不断损失，涂层收缩并且厚度减小，这容易导致涂层脆化和开裂。如果涂料含有颜料，涂料聚合物的损失将有效地增加涂料表面上颜料的体积浓度。结果，表面层相对脆，内层更有弹性，这使得涂层的表面层粉化并深裂。虽然光致自由基降解可以被认为是解释一些小分子量氧化物源，但是不可能分辨出分子中的哪种特定反应，导致产生的小分子量氧化物，例如过氧化物，乙醛和酮。二、金属涂层检测失效原因-水降解老化问题由于涂层在室外大气环境中受到阳光中紫外线的作用而降解，因此它也会受到来自不同通道的水的水降解反应。如果涂层中存在一组酯，醚，醇，胺等，则涂层更可能水解。拜恩工程师认为在树脂体系的固化位置容易发生水降解，导致涂层老化。对金属涂层检测后发现，使用三聚氰胺作为交联剂在老化过程中起着非常重要的作用。还发现在潮湿的环境中。
该技术的成熟和应用具有较大的推广价值。通过涂层可以使动车、高铁可动部件、飞机发动机叶片使用寿命大大增加。新的研究结果发现了在喷涂金属涂层时使金属粒子粘附于材料表面的比较好手段，出人意料的是，对被喷涂的材料表面进行熔化不但不会有助于金属粒子的粘附，反而会起到适得其反的效果。我们可以通过两种手段将两块金属接合在一起，即将熔化两块金属的接合面或在这两种金属间使用另一种熔融的金属进行接合。在其凝固后，金属就被牢牢地接合在一起。但麻省理工学院的研究人员发现，在某些情况下，熔化对金属间的接合起着适得其反的阻碍效果。[分割线]这项一反常理的发现可能会对某些涂层工序的设计或3D打印造成巨大影响，因为两者都需要将材料持续地粘合在一起。这项研究由两位博士后MostafaHassani-Gangaraj和DavidVeysset，以及KeithNelson和ChristopherSchuh教授共同展开研究。Veysset开发了一款搭载高速相机的光学设备，该相机配有16个独立的电荷耦合器件成像芯片，能在3纳秒内记录图像。这款相机拍摄速度非常快，能够以超音速的速度追踪记录被喷射到材料表面上的单个粒子，而这在之前是不可能做到的。
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该力足可以保证涂层牢固的附着于金属表面上。但是当金属涂层表面被水浸湿后，水分子则可以透过涂层并渗透到金属表面，介入和置换并取代金属表面活性点与涂层中极性因子之间的吸附，使涂层附着力降低。所以金属涂层的耐水性检测指标，湿附着力检测指标，以及湿态刚性检测指标对涂层抵抗起泡起着至关重要的作用。通过金属涂层检测，了解其失效机制，对于金属涂层施工工艺及质量评定都极具参考价值。我们可以对金属涂层厚度和金属表面处理进行改进。金属涂膜的厚度不应太薄或太厚，应根据涂膜的不同用途严格使用不同的涂层厚度。在金属表面处理中，表面处理占各种结构因素的约50％，并且可以看出表面处理对涂层的使用寿命至关重要。表面处理是涂层构造的***步，也是确定涂层寿命长度的关键步骤。因此，对于金属表面的处理，优选喷砂，其可以形成金属表面的一定粗糙度，并且金属的表面粗糙度不应超过加工过程中漆膜厚度的1/3，因此可以添加漆膜和薄膜。金属表面的结合力延长了金属涂层的使用寿命，从而更好地延长了金属的使用寿命。导读：屏蔽作用和阴极保护是金属涂层为其他金属提供保护的两种方式，这种保护因其成本效益方面的优势，傲立于一众防护措施间。
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淡水、海水、油、酸、碱、液态金属等）、固相（接触、摩擦、冲刷等）等。环境因素与应力因素一样，既可以单独、也可以与其它因素耦合在一起来诱发零部件的失效。3．时间因素时间不能作为独立因素来诱发失效产生，没有应力和环境因素的存在，时间因素就失去了意义。但是，当时间因素与应立因素和环境因素耦合在一起时，它就变成一个非常重要的因素。上述各种不同外界因素对零部件的失效起着各不相同的影响，从而产生不同的失效模式，各种主要失效模式与最主要、最典型的诱发因素之间的关系可参见相关资料。在进行热喷涂涂层设计时，要特别注重对零部件表面失效产生影响的因素进行重点分析，这些因素可能单独作用于零部件，也可能耦合作用于零部件，而在耦合作用下，对零部件的破坏作用要严重得多。例如，醋酸泵柱塞表面涂层，该涂层使用工况要求既耐磨损又耐腐蚀，如果不考虑醋酸腐蚀仅考虑提高耐磨性能，采用超音速火焰喷涂WC/Co、Cr3C2-NiCr类涂层均能满足要求，但该类涂层在醋酸条件下的耐腐蚀性能均被列为“不好”和“不推荐”涂层，因此，综合考虑，不能选用该喷涂材料及工艺来制备醋酸泵柱塞表面涂层。除了上述外在因素。
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