等离子喷涂、超音速喷涂、冷喷涂、爆炸喷涂作为目前主流表面改性喷涂工艺，均属于表面工程领域的关键技术，可通过在基材表面制备特殊涂层，实现耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等性能提升，广泛应用于航空航天、机械制造、冶金、化工等行业。
（一）等离子喷涂
1. 工艺原理
等离子喷涂以等离子弧为热源，将喷涂粉末送入等离子射流中。等离子弧由直流电源维持，通过阴极（钨极）与阳极（喷嘴）之间的电弧放电，使工作气体（常用氩气、氮气或氩氢混合气）电离形成高温、高速的等离子射流（温度可达10000-30000℃，速度可达300-800m/s）。喷涂粉末进入射流后，迅速被加热至熔化或半熔化状态，同时被高速加速，以高速冲击基材表面，通过塑性变形与基材形成机械结合，最终堆积形成致密的涂层。根据等离子弧类型，可分为非转移弧等离子喷涂（常用）和转移弧等离子喷涂。
2. 工艺优势
一是热源温度极高，适用材料范围极广，可喷涂金属、陶瓷、金属陶瓷、复合材料等各类粉末，包括高熔点材料（如钨、钼、氧化铝、氧化锆等），解决了多数难熔材料的表面涂层制备难题；二是工艺可控性强，可通过调节等离子弧功率、工作气体流量、粉末送粉量等参数，精准控制涂层厚度（从几十微米到几毫米）、孔隙率等性能，满足不同工况需求；三是设备操作相对简便，生产效率适中，可实现批量生产与现场修复兼顾，适用于大型构件（如汽轮机叶片、锅炉管道）的表面强化与修复；四是涂层与基材结合强度较高（通常20-60MPa），涂层致密性较好，可有效隔绝腐蚀介质与基材接触。
（二）超音速喷涂
1. 工艺原理
超音速喷涂（主要包括超音速火焰喷涂HVOF、HVAF）以燃料（如丙烷、丙烯、氢气）与氧气的燃烧反应为热源，燃烧产生的高温燃气（温度可达2700-3200℃）在拉瓦尔喷嘴中加速，形成超音速射流（速度可达1500-2500m/s）。将喷涂粉末送入该超音速射流中，粉末被加热至半熔化或塑性状态，同时被高速加速，以极高的动能冲击基材表面，通过剧烈的塑性变形实现涂层与基材的机械结合，最终形成致密的高性能涂层。其核心特点是“高温+超音速”，粉末飞行速度远高于等离子喷涂。
2. 工艺优势
一是涂层致密性极高，孔隙率通常低于1%，远优于等离子喷涂，可有效抵御腐蚀性介质侵入，适用于强腐蚀、强磨损工况；二是涂层与基材结合强度高（可达60-120MPa），涂层内部应力小，不易出现开裂、脱落现象，涂层使用寿命更长；三是粉末氧化程度低，燃烧过程中燃气处于还原性或中性氛围，可减少粉末在加热过程中的氧化，尤其适用于喷涂易氧化的金属粉末（如镍基合金、钴基合金、金属钨），能更好地保留粉末原有性能；四是涂层表面粗糙度低，后续加工量小，可降低后续磨削、抛光等工序的成本；五是热源温度相对温和（相较于等离子喷涂），对基材热影响较小，可用于薄壁件、精密构件的表面强化。
（三）冷喷涂
1. 工艺原理
冷喷涂（又称低温喷涂）与前两种热喷涂工艺核心差异在于“无熔化”，以高压气体（常用氮气、氦气）为载体，将喷涂粉末（通常为金属或金属合金粉末）加速至超音速（速度可达300-1200m/s），粉末在常温或较低温度（远低于粉末熔点）下，以极高的动能冲击基材表面。当粉末速度超过临界速度时，粉末颗粒与基材表面发生剧烈的塑性变形，形成牢固的机械结合，颗粒之间也通过塑性变形相互堆积，最终形成致密的涂层。整个过程中，粉末无熔化、无氧化，基材也不会产生明显的热影响区。
2. 工艺优势
一是无热损伤，涂层制备过程中温度低，基材无热变形、无晶粒长大，也不会产生热应力裂纹，适用于高温敏感材料（如铝合金、铜合金）、精密构件、薄壁件以及已加工成品的表面修复与强化；二是涂层无氧化、无脱碳，可完美保留粉末原有化学成分与微观结构，尤其适用于易氧化、易脱碳的金属粉末（如铜、铝、钛合金、纳米粉末），涂层性能与基体材料一致性好；三是涂层致密性极高，孔隙率接近0，可实现完全密封，适用于防腐、密封等特殊需求场景；四是工艺环保，无高温火焰、无有害气体排放，噪音也相对较低，符合绿色生产要求；五是可制备厚涂层，且涂层与基材结合强度稳定（可达30-80MPa），可用于构件的尺寸修复（如轴类零件磨损后的尺寸补偿）。
（四）爆炸喷涂
1. 工艺原理
爆炸喷涂是一种高能热喷涂工艺，以可燃气体（如乙炔、氧气混合气）与氧气的爆炸反应为热源和动力源。将可燃气体与氧气按一定比例混合后，通入喷枪燃烧室，通过电火花点火，混合气体发生瞬间爆炸，产生高温、高压的冲击波（温度可达2500-4000℃，压力可达数十兆帕）。该冲击波将喷涂粉末加速至极高速度（可达800-2000m/s），粉末被加热至熔化或半熔化状态，以极大的动能冲击基材表面，通过塑性变形与基材形成牢固的结合，同时颗粒之间相互熔合，形成致密的高性能涂层。其核心特点是“脉冲式爆炸”，能量集中、瞬间释放。
2. 工艺优势
一是涂层结合强度极高，可达100-200MPa，是四种工艺中结合强度最高的，涂层与基材结合紧密，不易出现脱落、剥离现象，适用于强冲击、强磨损、强腐蚀等极端工况；二是涂层致密性极佳，孔隙率极低（通常低于0.5%），涂层致密度优于超音速喷涂，可有效抵御各类腐蚀介质（如强酸、强碱、高温烟气）的侵蚀；三是可喷涂多种材料，包括金属、陶瓷、金属陶瓷、复合材料等，尤其适用于制备高硬度、高耐磨涂层（如WC-Co涂层）；四是涂层厚度均匀，表面质量好，后续加工量小，可用于精密构件的表面强化；五是能量利用率高，爆炸产生的能量集中作用于粉末，粉末加热、加速效率高，涂层制备效率适中，适用于高端构件的表面改性。
