?20世紀(jì)50年代初期，美國聯(lián)合碳化物公司利德分公司發(fā)明了粉末爆炸噴涂(簡稱爆炸噴涂)技術(shù)，申請了專利，并于1953年投入生產(chǎn)。但他們只在本公司內(nèi)為用戶提供制備涂層的服務(wù)，而不出售該技術(shù)和設(shè)備，并且至今沒有發(fā)表過關(guān)于該技術(shù)的任何論文。到上世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)烏克蘭科學(xué)院材料研究所和焊接研究所開始研究爆炸噴涂技術(shù)，并研制出一系列的爆炸噴涂設(shè)備。由于此技術(shù)有一定的危險(xiǎn)性，且技術(shù)難度大，所以其它國家沒有進(jìn)行該技術(shù)的研究。90年代蘇聯(lián)解體后，烏克蘭科學(xué)院與中國鈦得公司合作開發(fā)產(chǎn)品，使該技術(shù)公開化。俄羅斯、烏克蘭材料所和焊接所開始向外出售該技術(shù)和設(shè)備。1970年，我國的航天部六二一所也成功研制出了爆炸噴涂設(shè)備，但由于性能與烏克蘭的設(shè)備相差較大，所以國內(nèi)使用的爆炸噴涂設(shè)備大多是從烏克蘭和俄羅斯引進(jìn)的。目前約有近10臺爆炸噴涂設(shè)備在國內(nèi)開始使用。
??? 爆炸噴涂技術(shù)研制成功后，因其涂層比其它噴涂方法得到的涂層質(zhì)量高得多，所以得到了人們的廣泛認(rèn)可。一般認(rèn)為，爆炸噴涂是當(dāng)前熱噴涂領(lǐng)域內(nèi)最高的技術(shù)。最初一直應(yīng)用于航天和核工業(yè)等軍事領(lǐng)域，并逐漸向民用品發(fā)展，目前已應(yīng)用到鋼鐵工業(yè)、能源工業(yè)、汽車工業(yè)等部門。

1 爆炸噴涂的原理及特點(diǎn)
??? 爆炸噴涂是利用氣體爆炸產(chǎn)生高能量，將噴涂粉末加熱加速，使粉末顆粒以較高的溫度和速度轟擊到工件表面形成涂層。噴涂時(shí)，先將一定壓力、比例的氧氣和乙炔由進(jìn)氣口通入水冷噴槍內(nèi)腔，然后由供粉口將粉末送入，接著火花塞點(diǎn)火，氧氣和乙炔的混合氣體燃燒并爆炸，產(chǎn)生高溫高速氣流，將粉末加熱，并以高速(超過音速約3倍)撞擊到基材表面，形成涂層，通入氮?dú)馇謇順尮?，為下一次噴涂做?zhǔn)備。如此重復(fù)進(jìn)行。
??? 爆炸噴涂與其它噴涂工藝相比有很多優(yōu)點(diǎn)：
??? 1)爆炸噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度高、致密、孔隙率低。噴涂時(shí)，由于粉末顆粒迅速被加熱、加速，半熔粉末對基體的撞擊力大，所以涂層結(jié)合強(qiáng)度高，噴涂陶瓷粉末可達(dá)70MPa，噴涂金屬陶瓷粉末可達(dá)175MPa，涂層致密，孔隙率<2%；
??? 2) 工件熱損傷小。爆炸噴涂是脈沖式噴涂，熱氣流對工件表面作用時(shí)間短，因而工件的溫升不高于200℃，不會造成工件變形和組織變化；
??? 3) 涂層均勻、厚度易控制。爆炸噴涂每次噴涂形成的涂層厚度約為0.006mm，所以涂層的厚度均勻、易控制，工件加工余量??；
??? 4) 涂層硬度高、耐磨性好。涂層材料相同時(shí)，爆炸噴涂形成的涂層硬度更高、耐磨性更好，硬質(zhì)合金涂層硬度可達(dá)1100HV；
??? 5) 爆炸噴涂可用微機(jī)控制，易于實(shí)現(xiàn)自動化。
??? 但是爆炸噴涂也存在著一些缺點(diǎn)：
??? 1)產(chǎn)生的噪音大(高達(dá)180dB)，需要在專用的隔音間中進(jìn)行，并由設(shè)在隔音室外的微機(jī)控制，噴涂時(shí)產(chǎn)生粉末飛散現(xiàn)象，使爆炸噴涂的使用受到一定的限制；
??? 2) 爆炸噴涂頻率為2-10次/s，每次只能形成約φ25mm×0.006mm的涂層，效率較低；
??? 3) 爆炸噴涂的噴涂粉末從噴槍中噴出，只能以直線行進(jìn)，所以噴涂受基材形狀限制較大，對于形狀復(fù)雜的工件很難噴涂。

2 爆炸噴涂涂層研究
??? 爆炸噴涂因其涂層的質(zhì)量高，受到了各行業(yè)廣泛的認(rèn)同和歡迎，國內(nèi)外都做了大量的研究?，F(xiàn)在，爆炸噴涂已在能源工業(yè)、汽車工業(yè)、紡織工業(yè)、鋼鐵工業(yè)及造紙行業(yè)等部門內(nèi)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。它在許多材料上成功應(yīng)用，其涂層材料的研究也得到了發(fā)展，較成功的涂層主要有耐磨涂層和熱障涂層。
??? 2.1 爆炸噴涂耐磨涂層
??? 磨損是材料失效的三種主要形式之一，而且是避免不了的，每年因磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失是非常驚人的。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，美國1981年因磨損造成的損失約1000億美元。我國沒有做過具體的統(tǒng)計(jì)，但我國材料的耐磨性與國外先進(jìn)材料的耐磨性相比還有一定的差距，磨損帶來的損失也是巨大的。最初只靠發(fā)展結(jié)構(gòu)材料來提高材料的耐磨性能，但結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展已接近極限，不能滿足更高的耐磨要求，噴涂技術(shù)的發(fā)展為解決材料的磨損問題帶來了新的途徑。自20世紀(jì)60年代末，各國都對耐磨涂層展開了研究。一方面，不斷地發(fā)展新的噴涂技術(shù)，爆炸噴涂因其涂層結(jié)合強(qiáng)度高、致密度高、對工件無熱影響性及涂層均勻、表面光潔度好等優(yōu)點(diǎn)，成為高質(zhì)量耐磨涂層主要的制造技術(shù)。另一方面，不斷地開發(fā)新的涂層材料，目前常用的耐磨涂層主要有：碳化鎢涂層、碳化鉻涂層、氧化鋁涂層、碳化鈦涂層等。
??? (1)碳化鎢涂層
??? 碳化鎢是一種常用的耐磨涂層材料，具有較高的硬度和優(yōu)異的耐磨粒磨損性能，其硬度僅次于金剛石。噴涂碳化鎢時(shí)，由于溫度較高，WC容易分解，使涂層的結(jié)合強(qiáng)度和致密度大大降低。隨著復(fù)合工藝的發(fā)展，采用鈷將碳化鎢包覆起來，制成鈷包碳化鎢粉末。鈷的包覆減小了碳化鎢的氧化和分解，爆炸噴涂鈷包碳化鎢試驗(yàn)表明，涂層的主要組成相為WC、W和Co，只有極少量碳化鎢發(fā)生分解產(chǎn)生W2C相。鈷的溫度較低，在高溫下鈷熔化，噴涂時(shí)增強(qiáng)了涂層與基體及涂層自身的結(jié)合強(qiáng)度，涂層的致密度增大，氣孔率下降(<2%)，而且提高了涂層的沖擊韌度，降低了涂層的摩擦系數(shù)，提高了涂層的耐磨性。但是鈷的含量過高，將使涂層的硬度和耐磨性能下降。常用的碳化鎢涂層多是WC-12Co、WC-17Co和WC-25Co。不過碳化鎢的抗氧化性較差，所以只適用于低溫(<500℃)、非腐蝕性環(huán)境下耐磨、耐擦傷涂層。目前碳化鎢涂層主要用于提高航空航天發(fā)動機(jī)葉片、主動齒輪及一些傳動件和軸類等部件的耐磨性能。