基于專利和論文分析的爆炸噴涂技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)研究①

高俊國(guó) 張歡歡 李 巖

(北京航空材料研究院 北京100095）

0 引言

熱噴涂技術(shù)是材料表面工程技術(shù)的一個(gè)重要分支,在工程化應(yīng)用方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。熱噴涂是利用某種熱源將待噴涂材料(一般為粉末或絲材)加熱至熔融或半熔融狀態(tài),隨后利用高速氣流或焰流將其噴射到基體材料表面進(jìn)而形成所需涂層的工藝[1-2]。熱噴涂技術(shù)能夠賦予材料表面耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)良性能,并能夠?qū)δp、腐蝕或加工控制不當(dāng)引起的零件表面損傷或尺寸超差進(jìn)行修復(fù),因此在航空航天、機(jī)械制造、石油化工等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用[3-5]。

熱噴涂工藝方法主要有火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和爆炸噴涂等,爆炸噴涂屬于眾多熱噴涂技術(shù)中的一種。爆炸噴涂首次將氣體爆燃波引入熱噴涂領(lǐng)域。爆炸噴涂技術(shù)(detonation spraying)誕生于20 世紀(jì)50 年代,由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司(后期發(fā)展為美國(guó)普萊克斯公司)的科研人員發(fā)明。該公司迄今為止沒有公開發(fā)表過任何有關(guān)爆炸噴涂細(xì)節(jié)的科技論文,也未對(duì)外出售過爆炸噴涂技術(shù)和相關(guān)設(shè)備,僅為客戶提供爆炸噴涂涂層的制備服務(wù)[6]。爆炸噴涂技術(shù)研制成功后,因其制備涂層具有比其他噴涂方法更為優(yōu)異的涂層質(zhì)量,得到了人們的廣泛認(rèn)可[7-8]。一般認(rèn)為,爆炸噴涂技術(shù)是當(dāng)前熱噴涂領(lǐng)域內(nèi)最高的技術(shù),爆炸噴涂具有其他工藝方法無法媲美的優(yōu)點(diǎn),如高的結(jié)合強(qiáng)度、高的耐磨性、高的致密度等[9-11]。因此,從誕生之初,爆炸噴涂技術(shù)就被應(yīng)用于航空航天和核工業(yè)等軍事領(lǐng)域,并逐漸向民用品發(fā)展,目前已逐步應(yīng)用于鋼鐵、能源、汽車等多個(gè)領(lǐng)域。

采用文獻(xiàn)計(jì)量法對(duì)于專利、論文進(jìn)行分析有利于深入了解相關(guān)技術(shù)的發(fā)展過程、發(fā)展趨勢(shì)和存在差距,從而為該領(lǐng)域技術(shù)人員提供技術(shù)參考,進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。劉健[12]和劉莉等人[13]對(duì)冷噴涂技術(shù)相關(guān)專利的技術(shù)分支、各國(guó)申請(qǐng)量以及全球重點(diǎn)申請(qǐng)人等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析,對(duì)冷噴涂技術(shù)的技術(shù)背景和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展作了較為系統(tǒng)的介紹,為進(jìn)一步研究冷噴涂技術(shù)提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。尹春雷[14]對(duì)熱噴涂行業(yè)的專利現(xiàn)狀從申請(qǐng)主體和單位類別兩個(gè)方面進(jìn)行了分析,并在企業(yè)專利運(yùn)用方面提出,如何通過多種方式充分利用專利使其成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的有力武器,是我國(guó)熱噴涂企業(yè)面臨的一個(gè)重要課題。Namba 等人[15]從日本專利應(yīng)用的角度分析了熱噴涂技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),研究發(fā)現(xiàn)在鋼鐵行業(yè)該技術(shù)專利申請(qǐng)的比例比其他工業(yè)有所降低,但是從涂層的性能和作用來看,鋼鐵行業(yè)在材料表面的耐磨、改善質(zhì)量和耐腐蝕性方面仍有較大需求。上述文獻(xiàn)僅是從專利的角度對(duì)冷噴涂和熱噴涂技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并無對(duì)爆炸噴涂技術(shù)領(lǐng)域的具體分析。

本文針對(duì)爆炸噴涂技術(shù),從專利和論文分析兩個(gè)層面以及趨勢(shì)、技術(shù)、地域、機(jī)構(gòu)4 個(gè)維度研究分析了爆炸噴涂技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),旨在為爆炸噴涂技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供技術(shù)啟發(fā)和參考。

1 數(shù)據(jù)來源

本文采用IncoPat 全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)爆炸噴涂技術(shù)專利信息進(jìn)行檢索,采用的檢索式為(TIABC=“爆炸噴涂” OR “detonation spraying” OR “detonation spray” OR “detonation gun”O(jiān)R “D-gun”O(jiān)R “explosive spray”) AND (TIAB=“涂層”O(jiān)R “coating”)AND PD=[19500101 TO 20210101],檢索日期為2021 年1 月18 日。鑒于爆炸噴涂技術(shù)誕生于20世紀(jì)50 年代,本文專利檢索時(shí)間范圍為1950 年1月1 日至2021 年1 月1 日,共檢索到專利1089 件,經(jīng)過去同族處理后得到專利653 件,隨后經(jīng)進(jìn)一步人工篩選后共得到專利629 件,作為本文的專利信息數(shù)據(jù)分析樣本。

本文采用中國(guó)知網(wǎng)論文檢索數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)爆炸噴涂技術(shù)論文信息進(jìn)行檢索,采用的檢索式為(主題%=“爆炸噴涂”or 題名%=“爆炸噴涂”or title=xls(“爆炸噴涂”) or v_subject=xls(“爆炸噴涂”))AND(年Between(“19760101”,“20210101”))(中英文擴(kuò)展),檢索日期為2021 年1 月23 日。檢索時(shí)間范圍為1976 年1 月1 日至2021 年1 月1 日,共檢索到發(fā)表論文780 篇,經(jīng)過人工去噪后共得到論文631 篇,作為本文的論文信息數(shù)據(jù)分析樣本。

2 爆炸噴涂技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)

2.1 趨勢(shì)分析

圖1 為爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)和論文發(fā)表趨勢(shì)。從圖中可以看出,爆炸噴涂技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了3 個(gè)階段,分別為萌芽探索階段、緩慢發(fā)展階段和快速發(fā)展階段。其中,第1 階段為自1952 年出現(xiàn)第1 件爆炸噴涂專利開始至1976 年,是爆炸噴涂技術(shù)的萌芽探索階段。該階段爆炸噴涂專利相對(duì)較少,且無相關(guān)論文發(fā)表,基本處于爆炸噴涂技術(shù)的萌芽和初步探索時(shí)期。第2 階段為1977 年至2000 年,為爆炸噴涂技術(shù)的緩慢發(fā)展階段。該階段無論是爆炸噴涂專利還是論文方面的數(shù)量均出現(xiàn)了一定的增長(zhǎng),但總體來看增加較為緩慢且出現(xiàn)一定的波動(dòng),說明該階段爆炸噴涂技術(shù)無論在噴涂設(shè)備、制備工藝還是涂層材料研究方面均出現(xiàn)了一定的進(jìn)展,但是各方面仍處于初步發(fā)展階段,尚未形成具有顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值的主流技術(shù)。第3 個(gè)階段為2000 年至今,為爆炸噴涂技術(shù)的快速發(fā)展階段。進(jìn)入21 世紀(jì)后,爆炸噴涂技術(shù)相關(guān)的專利和論文均出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)趨勢(shì),而且通過對(duì)專利和論文趨勢(shì)的對(duì)比可以看出二者除了在具體數(shù)量上存在差異外,在趨勢(shì)細(xì)節(jié)和波動(dòng)特征方面較為接近,說明該領(lǐng)域研究人員在專利申請(qǐng)和論文發(fā)表方面的活動(dòng)存在一定的一致性。此外,該階段爆炸噴涂技術(shù)出現(xiàn)的快速發(fā)展也側(cè)面說明了進(jìn)入21 世紀(jì)后爆炸噴涂的主流技術(shù)開始出現(xiàn)并且爆炸噴涂技術(shù)的具體應(yīng)用特性和領(lǐng)域也開始逐漸明朗,從而帶來相關(guān)專利和論文數(shù)量的快速增長(zhǎng)。

圖1 爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)/論文發(fā)表趨勢(shì)圖

2.2 技術(shù)分析

國(guó)際專利分類(international patent classification,IPC)代表的技術(shù)內(nèi)容基本能反映爆炸噴涂技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn),根據(jù)IPC 分類號(hào)統(tǒng)計(jì)頻次,爆炸噴涂技術(shù)排名前10 的專利IPC 技術(shù)分類如圖2 所示。從圖中可以看出,爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)主要集中在C23C4、B05B7 這兩個(gè)方向。其中,C23C4 方向的專利申請(qǐng)數(shù)量在全部爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量中的占比最高,以389 件專利達(dá)到61.84%占比,所占比例超過了50%。C23C4 技術(shù)方向的具體內(nèi)容為熔融態(tài)覆層材料噴鍍法,例如火焰噴鍍法、等離子噴鍍法或放電噴鍍法的鍍覆,可見在C23C4 方向申請(qǐng)的專利主要是針對(duì)爆炸噴涂工藝方法以及爆炸噴涂涂層制備方法等方面;B05B7 技術(shù)方向以71 件專利申請(qǐng)占比11.29%位居第二,B05B7 技術(shù)方向的具體內(nèi)容為從兩個(gè)或多個(gè)來源噴射液體或其他流體的噴射裝置,如噴射液體和空氣,噴射粉末和氣體,可見在B05B7 方向申請(qǐng)的專利主要是針對(duì)爆炸噴涂設(shè)備、粉末控制或氣體控制裝置等方面。

圖2 爆炸噴涂專利技術(shù)構(gòu)成圖

爆炸噴涂不同技術(shù)方向?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)如圖3 所示。從圖中可以看出,專利年申請(qǐng)量超過25 件的爆炸噴涂技術(shù)方向分別出現(xiàn)在C23C4、B05B7 和C22C29,其中C23C4、B05B7 分別是專利申請(qǐng)量位居前兩位的技術(shù)方向。設(shè)備、工藝和材料是一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展最緊密相關(guān)的3個(gè)方面,C23C4主要與爆炸噴涂工藝相對(duì)應(yīng),B05B7 主要與爆炸噴涂設(shè)備制造相對(duì)應(yīng),C22C29 主要與爆炸噴涂材料相對(duì)應(yīng)。首先,在1979 年,爆炸噴涂工藝(C23C4) 和材料(C22C29)均出現(xiàn)了一個(gè)年申請(qǐng)量超過25 件的小高峰,綜合分析C22C29 技術(shù)內(nèi)容可知此時(shí)重點(diǎn)發(fā)展的爆炸噴涂涂層材料為金屬陶瓷耐磨涂層材料,主要以碳化物金屬陶瓷涂層為主,核心材料為碳化鎢/鈷、碳化鉻/鎳鉻涂層材料,說明在20 世紀(jì)80 年代左右爆炸噴涂碳化物耐磨涂層技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用階段。其次,在1995 年和1996 年,爆炸噴涂工藝(C23C4)和設(shè)備(B05B7)分別出現(xiàn)了一個(gè)年申請(qǐng)量超過25 件的小高峰,說明在20 世紀(jì)末期極有可能出現(xiàn)了爆炸噴涂設(shè)備的創(chuàng)新升級(jí)(如設(shè)備集成化提升、氣體成分優(yōu)化、噴涂過程氣路和送粉系統(tǒng)控制精細(xì)化和智能化等)并同時(shí)促進(jìn)了爆炸噴涂工藝的優(yōu)化改進(jìn)。最后,在2010 -2017 年連續(xù)出現(xiàn)專利年申請(qǐng)量超過25 件的高峰期,說明在此時(shí)間段內(nèi)爆炸噴涂工藝技術(shù)到了進(jìn)一步的重視和更為廣泛的應(yīng)用。

圖3 爆炸噴涂不同技術(shù)方向?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)圖

針對(duì)爆炸噴涂技術(shù)發(fā)表論文的技術(shù)領(lǐng)域如圖4所示。從圖4 可以看出,在眾多技術(shù)領(lǐng)域中,爆炸噴涂所占比例前5 名的技術(shù)領(lǐng)域分別為金屬學(xué)及金屬工藝、材料科學(xué)、無機(jī)化學(xué)、石油天然氣工業(yè)、航空航天科學(xué)與工程。其中,爆炸噴涂技術(shù)在金屬學(xué)及金屬工藝領(lǐng)域所占的比例最大,為58%,說明爆炸噴涂技術(shù)目前應(yīng)用最廣的是針對(duì)金屬材料基體的表面涂層制備,針對(duì)非金屬或復(fù)合材料基體的涂層制備及應(yīng)用相對(duì)較少;同時(shí)也可以看出,石油天然氣工業(yè)和航空航天工程是爆炸噴涂技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域。

圖4 爆炸噴涂論文發(fā)表技術(shù)領(lǐng)域圖

2.3 地域分析

爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)地域排名如圖5 所示。從圖中可以看出,中國(guó)在爆炸噴涂技術(shù)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用表現(xiàn)最為活躍,以193 件專利排名第一,美國(guó)以117 件專利排名第二,由于俄羅斯是蘇聯(lián)解體的產(chǎn)物,二者存在前后時(shí)間關(guān)系但基本屬于同一地域,因此俄羅斯/蘇聯(lián)以合計(jì)74 件專利超過日本排名第三,說明中、美、俄在爆炸噴涂技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)最為激烈。

圖5 爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)地域排名

中國(guó)、美國(guó)和俄羅斯/蘇聯(lián)爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖6 所示。從圖中可以看出,美國(guó)于20 世紀(jì)50 年代最早開始了爆炸噴涂技術(shù)的研究;稍晚于美國(guó),俄羅斯/蘇聯(lián)于20 世紀(jì)70 年代開始了爆炸噴涂技術(shù)的研究;而專利申請(qǐng)量最多的中國(guó)對(duì)爆炸噴涂技術(shù)的研究最晚,大致從20 世紀(jì)80 年代末才開始出現(xiàn)爆炸噴涂方面的專利申請(qǐng)。從專利申請(qǐng)量上看,美國(guó)和俄羅斯/蘇聯(lián)均在2010 年達(dá)到了專利申請(qǐng)的高峰,中國(guó)爆炸噴涂技術(shù)發(fā)展較為迅速,在2015 年達(dá)到了專利申請(qǐng)的高峰,中國(guó)的年專利申請(qǐng)量最大值分別為美國(guó)的2 倍和俄羅斯/蘇聯(lián)的4 倍多。

圖6 不同地域爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖

2.4 研究機(jī)構(gòu)分析

爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)排名前10 的研究機(jī)構(gòu)如圖7 所示?？梢钥闯鲈诒▏娡考夹g(shù)排名前10的研究機(jī)構(gòu)中國(guó)外機(jī)構(gòu)和中國(guó)機(jī)構(gòu)各占一半,但通過深入分析發(fā)現(xiàn),聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide Corporation)與普萊克斯技術(shù)公司(Praxair Technology Inc)和普萊克斯表面技術(shù)公司(Praxair S T Technology)屬于同一研究機(jī)構(gòu)的歷史發(fā)展演化,因此可以歸結(jié)為一個(gè)研究機(jī)構(gòu)。而佛山市康泰威新材料有限公司申請(qǐng)的8 件專利均是與廣東新勁剛新材料科技股份有限公司聯(lián)合申請(qǐng)的,二者也應(yīng)歸結(jié)為一個(gè)研究機(jī)構(gòu)。通過機(jī)構(gòu)整合,爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)排名前5 的研究機(jī)構(gòu)如表1 所示?？梢钥闯雎?lián)合碳化物/普萊克斯公司在爆炸噴涂市場(chǎng)具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),以近2 倍于第二位的專利申請(qǐng)排名第一。在排名前5 的中國(guó)研究機(jī)構(gòu)中,企業(yè)、研究院所和高校各占一項(xiàng),說明爆炸噴涂技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展相對(duì)較為均衡,但總體專利申請(qǐng)量均較少,說明爆炸噴涂技術(shù)在中國(guó)發(fā)展的集中活躍程度不夠。

表1 爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)排名前5 研究機(jī)構(gòu)

圖7 爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)研究機(jī)構(gòu)排名

不同研究機(jī)構(gòu)爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖8所示。從圖中可以看出,聯(lián)合碳化物/普萊克斯公司自1950 年至2020 年基本上持續(xù)有爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng),說明該研究機(jī)構(gòu)對(duì)爆炸噴涂技術(shù)的發(fā)展和專利布局規(guī)劃較為明確,而國(guó)內(nèi)主要研究機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)僅僅是集中在1～3 年的短期時(shí)間內(nèi),對(duì)爆炸噴涂技術(shù)專利布局的規(guī)劃性不強(qiáng),還有待針對(duì)爆炸噴涂技術(shù)開展持續(xù)性深入研究。

圖8 不同研究機(jī)構(gòu)爆炸噴涂技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖

國(guó)外爆炸噴涂方面論文發(fā)表的主要機(jī)構(gòu)如表2所示?？梢钥闯?國(guó)外在爆炸噴涂論文發(fā)表方面的機(jī)構(gòu)主要集中在俄羅斯西伯利亞,包括拉夫倫蒂耶夫流體力學(xué)研究所、新西伯利亞國(guó)立技術(shù)大學(xué)和固體化學(xué)與機(jī)械化學(xué)研究所。此外,印度的粉末冶金與新材料國(guó)際研究中心和烏克蘭國(guó)家科學(xué)院材料問題研究所也在爆炸噴涂領(lǐng)域發(fā)表了一定數(shù)量的論文。在論文發(fā)表主要機(jī)構(gòu)中并無美國(guó)普萊克斯公司等相關(guān)機(jī)構(gòu),也初步印證了前文所述美國(guó)普萊克斯表面技術(shù)公司至今并沒有公開發(fā)表過任何有關(guān)爆炸噴涂細(xì)節(jié)科技論文的說法。

表2 國(guó)外爆炸噴涂論文發(fā)表主要機(jī)構(gòu)

中國(guó)爆炸噴涂方面發(fā)表論文的主要機(jī)構(gòu)如圖9所示。從圖中可以看出,中國(guó)在爆炸噴涂領(lǐng)域發(fā)表論文的主要機(jī)構(gòu)以高校為主,排名前10 的機(jī)構(gòu)中有8 個(gè)機(jī)構(gòu)為高校,僅有2 個(gè)機(jī)構(gòu)為研究院所,包括中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院和中國(guó)科學(xué)院金屬研究所。其中中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院發(fā)表的論文數(shù)量最多,并結(jié)合專利申請(qǐng)主要研究機(jī)構(gòu)(見表1)可以看出,中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院在爆炸噴涂技術(shù)研究方面相對(duì)深入和活躍。

圖9 中國(guó)爆炸噴涂論文發(fā)表主要機(jī)構(gòu)

2.5 重點(diǎn)專利分析

通過重點(diǎn)專利篩選并經(jīng)同行專家論證,本文從爆炸噴涂設(shè)備、工藝和材料3 個(gè)角度對(duì)爆炸噴涂技術(shù)重點(diǎn)專利進(jìn)行分析,并對(duì)爆炸噴涂技術(shù)的未來發(fā)展方向進(jìn)行簡(jiǎn)要預(yù)測(cè)。

在爆炸噴涂設(shè)備方面,專利US6787194(B2)[16]公開了一種脈沖式爆炸噴涂噴槍,主要由小直徑槍管、點(diǎn)火器和涂層材料噴口組成。該爆炸噴涂噴槍設(shè)備通過點(diǎn)燃含有涂層前驅(qū)體的具有爆燃性或反應(yīng)活性的混合物在槍管內(nèi)原位形成涂層材料進(jìn)而通過噴槍噴口噴射到基體材料表面形成涂層。該爆炸噴涂噴槍尤其適用于小直徑零件內(nèi)表面涂層制備。由于爆炸噴涂是利用燃燒氣體瞬間點(diǎn)燃產(chǎn)生的爆轟波實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層材料的熔化并加速噴射到基體表面形成涂層,因此爆炸噴涂設(shè)備一般具有較長(zhǎng)的槍管并且噴涂時(shí)一般在較大的噴涂距離下進(jìn)行,導(dǎo)致爆炸噴涂在小內(nèi)孔零件噴涂或復(fù)雜形狀零件噴涂時(shí)存在較大困難。如何充分利用爆炸噴涂高質(zhì)量涂層的優(yōu)勢(shì)并拓展在小內(nèi)孔零件或復(fù)雜零件上的噴涂涂層應(yīng)用,將是爆炸噴涂設(shè)備方面的一個(gè)潛在發(fā)展方向。

在爆炸噴涂工藝方面,專利CN104789921A[17]公開了一種金屬表面爆炸噴涂復(fù)合涂層的組合工藝方法,該方法在爆炸噴涂前首先對(duì)基體表面進(jìn)行激光燒灼處理,并在爆炸噴涂復(fù)合涂層后采用半導(dǎo)體激光器對(duì)基體表面的復(fù)合涂層進(jìn)行激光重熔處理。該方法通過將爆炸噴涂工藝與兩種激光熱處理工藝復(fù)合起來,有效地提高涂層與基體的結(jié)合力和涂層的耐腐蝕、耐磨損等性能。專利CN110387518A[18]公開了一種激光輔助爆炸噴涂的方法,該方法在爆炸噴涂涂層時(shí)將激光光束同時(shí)作用于基體噴涂區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)激光輔助爆炸噴涂,該方法有助于實(shí)現(xiàn)涂層與基體表面的冶金結(jié)合并實(shí)現(xiàn)更低的涂層孔隙率。因此,將爆炸噴涂工藝與其他工藝進(jìn)行聯(lián)合、耦合以進(jìn)一步提升涂層質(zhì)量將是爆炸噴涂工藝方面的一個(gè)潛在發(fā)展方向。

在爆炸噴涂材料方面,專利CN106521394B[19]和CN106513659A[20]公開了一種爆炸噴涂石墨烯改性自潤(rùn)滑耐磨涂層及其制備方法,該方法是將石墨烯引入到碳化鎢/鈷耐磨涂層材料中,利用爆炸噴涂過程較高的粒子速度和相對(duì)較低的溫度有效避免噴涂過程石墨烯的氧化燒蝕,從而實(shí)現(xiàn)爆炸噴涂石墨烯改性碳化鎢耐磨涂層的制備。石墨烯的引入能夠有效降低涂層的摩擦系數(shù),實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑耐磨功能,從而進(jìn)一步提升零件的服役壽命。因此對(duì)爆炸噴涂涂層材料的改性優(yōu)化以獲得更為優(yōu)異的涂層性能將是爆炸噴涂材料技術(shù)的一個(gè)潛在發(fā)展方向。專利CN110257752A[21]和CN110273122A[22]分別公開了一種在樹脂基復(fù)合材料表面爆炸噴涂制備抗沖刷涂層和隔熱涂層的方法,兩項(xiàng)專利均是針對(duì)樹脂基復(fù)合材料基體開展爆炸噴涂涂層研究,通過對(duì)爆炸噴涂涂層的結(jié)構(gòu)和材料優(yōu)化設(shè)計(jì),提升樹脂基復(fù)合材料表面的抗沖蝕性能和隔熱能力。因此,在目前爆炸噴涂大多以金屬材料為基體開展研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步拓展其在復(fù)合材料、非金屬材料上的涂層制備和材料優(yōu)化也將是爆炸噴涂材料技術(shù)的一個(gè)潛在發(fā)展方向。

3 結(jié)論

爆炸噴涂技術(shù)是一項(xiàng)可制備高質(zhì)量涂層的具有廣闊應(yīng)用前景的熱噴涂技術(shù)。從發(fā)展趨勢(shì)上看,爆炸噴涂技術(shù)目前在中國(guó)正處于一個(gè)較為活躍的發(fā)展時(shí)期,科研人員仍需在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步深入開展爆炸噴涂方面的基礎(chǔ)和工程化應(yīng)用研究工作;從技術(shù)構(gòu)成上看,爆炸噴涂技術(shù)目前主要集中在噴涂工藝方法或涂層制備方法方面,在爆炸噴涂設(shè)備優(yōu)化升級(jí)以及爆炸噴涂涂層材料創(chuàng)新方面還有待加強(qiáng);從地域分布上看,爆炸噴涂的技術(shù)主導(dǎo)國(guó)主要為美國(guó)和俄羅斯,中國(guó)科研人員應(yīng)充分消化和借鑒美、俄爆炸噴涂技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),并在此基礎(chǔ)上開展自主創(chuàng)新,提升中國(guó)爆炸噴涂技術(shù)的硬實(shí)力;從研究機(jī)構(gòu)上看,中國(guó)研究機(jī)構(gòu)對(duì)爆炸噴涂技術(shù)持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新的規(guī)劃還較為欠缺,有待通過長(zhǎng)時(shí)間的深入積累和技術(shù)沉淀促進(jìn)爆炸噴涂技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展和應(yīng)用。小內(nèi)孔及復(fù)雜零件爆炸噴涂設(shè)備研制、爆炸噴涂與其他技術(shù)耦合工藝研究、爆炸噴涂涂層材料改性優(yōu)化研究以及非金屬材料表面爆炸噴涂研發(fā)應(yīng)用將是爆炸噴涂技術(shù)發(fā)展的潛在研究方向。