柔性“金屬布”涂層技術是二十世紀八十年代國外發展起來的新型表面涂層技術。它由粉末冶金制粉、增塑劑和粘結劑粉末增塑軋制或刮板形成、粉末冶金燒結、異質材料連接等多種技術綜合而成。主要工藝為：先將所需成型的粉末（包括金屬陶瓷：WC、TiC、TiC、TiCN等硬質相；粘結金屬粉末：Fe、Cu、Co、Ni、Ti等）與有機和無機成型劑、粘結劑、增塑劑混合后根據需要制成具有一定厚度和良好柔韌性的“金屬布”，然后將“金屬布”剪切成所需形狀并粘貼到金屬工件表面，采用適當的加熱處理，在金屬工件表面獲得具有耐磨、耐蝕、耐熱或具有其它特殊性能的燒結涂層。

    目前，國內“金屬布”涂層相關研究中應用的主要加熱方式有：激光熔覆、真空熔燒、感應熔覆、釬焊和熱壓燒結等。

    1、激光熔覆

    激光熔覆是一種重要的材料表面改性技術，它是指在基體表面以不同的添料方式放置被選擇的涂覆材料，并利用高能量密度激光束使涂覆層與基材表面一起快速熔化的方法，而后快速凝固從而形成稀釋度極低并且與基體形成良好冶金結合的表面涂層。按添料方式不同可分為預置式激光熔覆（如圖1所示）和同步式激光熔覆（如圖2所示）。激光熔覆既滿足了材料表面對特定性能的需要，又節約了大量貴重金屬。它具有稀釋度小、精確度高、熔覆層與基體結合好、組織致密孔洞少、適合熔覆材料多樣、粒度與含量變化大等優點。激光熔覆技術也十幾年的發展已經顯示出了良好的應用前景，但是在工業生產推廣中也存在著設備一次性投資高、運行成本高、厚度較大涂覆層制備較難的制約因素。另外，由于激光熔覆溫度過高，能夠使增強顆粒發生分解，從而降低材料的耐磨性。

圖1 預置式激光熔覆法的原理圖

圖2 同步式激光熔覆法的原理圖

    2、真空熔燒

    真空熔燒涂層技術是一種現代化表面冶金新技術，它是在一定真空條件下，將一定的熱能作用于基體金屬的涂覆層表面上，使涂覆層材料粉末熔融，并浸潤基體表面，開始涂層與基體能夠產生擴散互熔或者界面反應，于涂層與基體之間的界面形成互溶區，近而使熔覆層與基體能牢固地結合，并與基體形成牢固冶金結合層，從而形成耐磨損、耐腐蝕或者耐高溫的燒結涂層技術。

    我國的真空熔燒技術的研究起源于上世紀50年代鋼鐵研究總院，其曾在穿管機機頭和柴油機排氣閥等零件上采用此技術，獲得很好的效果。真空熔燒技術具有成本低、操作方便、工藝性能好等特點，目前我國對于真空熔燒技術的研究大多幾種在制備例如內燃機排氣閥、汽輪發動機葉片、線材軋輥、軋輥機導位板等耐磨、耐腐蝕、耐高溫零件上，而且均取得了很好的效果。真空熔燒涂層具有以下優點：沒有微裂紋和微氣孔，是一種連續密閉的涂層，其防銹耐蝕性優于電鍍層和熱噴涂層，涂層的厚度范圍很寬，真空熔燒涂層成分可調，涂層硬度可在一定范圍內變化，且硬度分布均勻。但其也存在其自身無法客服的缺點。真空熔燒需要在較高的溫度下及一定的時間內進行，能耗較大，抗塵埃顆粒粘附性較差。

    3、感應熔覆

    感應熔覆技術是通過感應線圈用電產生的渦流效應來加熱基體及涂覆層，使得涂層熔化與基體粘連，達到是金屬表面與涂層結合的一種熔覆技術，主要是利用高頻感應加熱設備進行感應熔覆處理。感應熔覆具有結合力高、周期短、成本低、操作方便等特點。

    感應加熱技術的工作原理是將工件置于感應圈產生的交感磁場中，利用電磁感應原理，使其內部產生感應電流，依靠這些渦流的能量達到加熱目的。與傳統的加熱方式相比，感應熔覆工藝具有加熱溫度高、效率高、加熱速度快、能耗小及涂層與基體的結合力強的優點。圖3是感應加熱原理及效果圖。

    感應熔覆技術中涂層預制備主要有兩種方法：預制粉末法和預制粉末塊法。預置粉末法又分為熱涂法和冷涂法，即分別通過熱噴涂和在粉末中添加粘結劑將粉末涂覆在試樣表面，然后進行感應熔覆。預置粉塊法是先利用液壓裝置將配置好的合金粉末壓制成密實的粉塊，置于預先處理好的基體材料表面上，利用高頻感應熱源，在短時間內將該粉塊加熱熔覆在基體上，其原理圖如圖4所示。

圖3 感應加熱原理及效果圖

圖4 高頻感應熔覆粉末塊示意圖

    4、釬焊

    所謂釬焊耐磨涂層是利用釬料和一定粒度的硬質顆粒增強相借助釬焊方法在零部件表面制備出具有高耐磨性的涂層，其具有如下特點：釬焊加熱溫度低，對耐磨硬質相幾乎不燒損；釬焊對被強化基體性能影響小，涂層變形小；表面成形較好，不易裂，機械加工量小，生產周期短，工藝成本低；釬焊層形狀和厚度易于控制；釬焊涂層中耐磨硬質相呈相對均勻的細小顆粒分布，且顆粒間充滿較高強度和韌性的釬料，使燒結涂層具有良好的力學性能和耐磨性能。因此利用釬焊涂層技術容易實現在各種金屬基體表面制備復合耐磨涂層，不必預先制備復合材料，效率高、對熱源要求較低、工藝過程較簡單。釬焊涂層具有上述優點，近幾年得到了廣泛關注，但主要針對鎳基釬料（或合金）釬焊涂層。

    5、熱壓燒結

    熱壓燒結因為加熱加壓同時進行，材料處于熱塑性狀態，有利于物質顆粒的接觸擴散以及流動傳質過程的進行，因而成型壓力僅為冷壓成型的1/10，同時還能使燒結溫度降低，燒結時間縮短，從而抑制晶粒的長大，得到晶粒更為細小、致密度更加高和機械、電學性能更加優良的產品。熱壓燒結過程中無需添加燒結助劑或成型助劑，即可生產得到超高純度的產品。熱壓燒結也有缺點，主要是燒結過程及設備復雜，生產控制的各項指標要求嚴格，對模具材料的要求也高，同時消耗能源多，且生產效率較低，造成很高的生產成本。

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責任編輯：殷鵬飛

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