浅谈冷喷涂技术的应用领域

浅谈冷喷涂技术的应用领域

本文综述了冷喷涂的优点及应用领域，并对冷喷涂的发展做了展望。

标签：冷喷涂技术；应用领域；涂层

冷喷涂利用高压气源使固态粒子加速至极高的速度撞击基板，粒子发生塑性变形从而沉积在基体表面形成涂层的一种新兴技术。随着科学技术的不断发展，冷喷涂技术在航空航天、生物医学、机械制造、汽车、造船、化学工业、电力、建筑等领域都得到广泛的应用。本文就冷喷涂的优点及应用领域做了详细的介绍。

一、冷喷涂的优点

与热喷涂相比，冷喷涂技术有如下优点。

（1）喷涂速度较高。（2）涂层能够保持原喷涂材料的化学成分和微组织结构。（3）喷涂材料广泛。（4）制备涂层所需的工作温度低，故对材料的热影响小。（5）涂层残余应力较低且均为压应力。（6）冷喷涂结合层强度比较高。（7）喷涂材料无污染且可回收利用。

二、冷喷涂的应用领域

（一）冷喷涂在航空航天领域的应用

冷喷涂技术在航空工业领域内的应用主要体现在表面处理及防护和零件维修及成型等两个方面。

在表面处理及防护放面，可以使用冷喷涂技术制备飞行器引擎的特殊保护涂层与功能涂层；在零件维修及成型方面，冷喷涂可以制备出飞行器的复杂零部件。

目前，冷喷涂技术主要用来制备金属涂层与高分子复合涂层。制备出的金属涂层具有结合力强、均匀致密、氧化物少和导电导热性好等优点，被广泛应用于飞行器中对导热导电要求高的设备。铜涂层具有良好的导电性能而在电力部门得到了广泛应用，进而大大的减小了电力的损耗。冷喷涂技术具有对材料热影响小的优点，被广泛应用于对飞行器零部件的防腐处理。

（二）冷喷涂在生物医学方面的应用

在生物领域内，冷喷涂技术主要用来制备金属涂层、高分子涂层、陶瓷涂层和抗菌涂层等涂层。（1）金属涂层。金属生物材料具有优异、可靠的力学性能及良好的加工性能，在整个生物材料中的比例可达40%。（2）高分子涂层。高分子移植体与天然骨骼的力学特性相近，常被用作硬组织的替换材料。（3）陶瓷涂层。

与上述两种材料相比，陶瓷材料变形能力有限，但随着冷喷涂装备的发展及制备技术的不断成熟，陶瓷涂层的制备和应用会得到进一步拓展。（4）抗菌涂层。生物材料除了满足必要的力学性能和生物相容性以外，抗菌特性同样备受关注。

（三）冷喷涂在机械制造领域的应用

冷喷涂制备的涂层具有含氧量低、热应力小和具有与喷涂原材料相同的组织结构等优点，有望在焊接领域中得到使用。此外，机械中的腐蚀与磨损现象十分常见，对工业造成了巨大的经济损失。因此，运用冷喷涂技术制得的防腐涂层以及耐磨涂层在机械制造中被广泛利用。

（四）冷喷涂在汽车领域的应用

冷喷涂技术已在汽车维修领域广泛应用。冷喷涂对工件的热影响小，热输出较低时不会产生热应力，故可制备出数毫米及以上厚度的涂层。通过冷喷涂技术，我们能够在汽车上喷涂不同的金属从而降低对车体的影响。同时也可以用冷喷涂技术维修汽车的缸体和密封圈等零部件。冷喷涂具有喷射流集中（仅有数毫米）的特点，可以喷涂任何复杂工件而无需喷前遮盖处理。

（五）冷喷涂在造船领域的应用

船只因长时间在海水或者淡水中浸泡，难免产生海洋腐蚀或者淡水腐蚀，以及船只在行驶过程中因与水高速的相对运动所产生的冲刷腐蚀也是令造船行业头疼不已的问题。在这种情况下，防腐涂层就显得尤为重要了，利用冷喷涂技术在船只的表面涂上一层致密的保护膜，能有效地降低船只的损坏速度。

（六）冷喷涂在化工领域的应用

在石油化工领域，当油气勘探开发进入深部开采阶段后，钻头遇到的地层会变得更加复杂，地层硬度增高，对钻井设备尤其是井下工具的强度、耐磨性提出了更高的要求。新兴的冷喷涂技术可以用来提高钻井工具的硬度和耐磨性。

（七）冷喷涂在建筑领域的应用

随着人们生活水平的提高，对生活环境的要求也渐渐提高，建筑师使用冷喷涂技术可以在要装饰部位喷绘各式各样的金属图案，用于美化建筑物。此外，运用冷喷涂技术制得的薄膜光电面板系列甚至可以为整个建筑物提供电能。

三、展望

綜上可知，冷喷涂技术已在诸多领域得到了应用。冷喷涂作为一种新兴的喷涂技术，明显降低了涂层制备的工作温度而减小了能耗。目前，冷喷涂技术的喷涂材料主要是能发生塑性变形的材料，应用领域相对较窄。不过随着技术的不断发展，冷喷涂技术的应用领域定会得到拓宽。