冷噴涂技術發(fā)展歷史、趨勢與挑戰(zhàn)

王婉青，熊成濤，高建紅，任 潞，徐小龍，張勤號，陳秀勇，所新坤

(1. 寧波大學機械工程與力學學院 多維增材制造研究所，浙江 寧波 315000)

(2. 安徽馬鋼表面技術股份有限公司，安徽 馬鞍山 243000)

1 前 言

冷噴涂(cold spray，CS)，又稱為冷空氣動力噴涂(cold gas dynamic spray，CGDS)，是一種材料固態(tài)沉積技術，工作原理如圖1所示，將一定溫度和壓力條件下的氣體(氮氣、氦氣、壓縮空氣等)送入特定結構的噴嘴中產生高速氣流，然后將具有一定粒徑的粉末顆粒送入高速氣流中，通過加速加熱，固態(tài)粉末高速撞擊基體，產生劇烈的塑性變形而沉積在基體表面形成涂層[1-4]。與傳統(tǒng)的熱噴涂技術[5，6]相比，冷噴涂最突出的特點是噴涂溫度低和粉末顆粒速度高[7]，因此冷噴涂技術更適合用于沉積熔點較低和易氧化金屬材料的涂層，如鎂、鋁、銅、鈦等材料，且冷噴涂過程存在“噴丸效應”[8]，可使涂層之間產生殘余壓應力，改善涂層的結合情況。冷噴涂在上述材料零部件修復和再制造、增材制造及功能涂層等領域均有廣闊的發(fā)展前景[9-11]。

圖1 冷噴涂工作原理示意圖[4]Fig.1 Principle schematic diagram of cold spray[4]

2 冷噴涂技術的發(fā)展歷程

冷噴涂技術發(fā)展經歷了2個階段。第1個階段是原理探索階段(1980年到2015年)，主要集中于理論研究。1980年，前蘇聯(lián)科學院西伯利亞分院的理論與應用力學研究所的研究人員Papyrin及其同事進行超聲速風洞試驗時發(fā)現(xiàn)，當固體顆粒在高速狀態(tài)下，會逐層沉積在基材表面，最終形成具有一定厚度的涂層。因此，在1990年提出了冷噴涂的概念，發(fā)表了第一篇冷噴涂的論文[1]，并且在1994年申請了第一個冷噴涂專利[2]。1995年，McCune等[8]首次將氣體動力學模型運用到冷噴涂中并預測了冷噴涂過程中粉末的速度。1999年，Gilmore等[12]創(chuàng)新性地提出了冷噴涂過程中的臨界速度的概念，即只有當顆粒速度加速達到一定值時才會在基體表面發(fā)生沉積。后續(xù)相關學者對不同種類的材料進行了冷噴涂實驗以獲得不同材料的臨界速度。例如，2002年，Stoltenhoff等[13]發(fā)現(xiàn)當含氧量較低的球形銅顆粒的速度超過臨界速度(約為570 m/s)時才會發(fā)生沉積。2003年，Assadi等[14]利用數(shù)值模擬的方法模擬了顆粒的撞擊過程，提出了一種冷噴涂過程中顆粒結合機制的假設，第一次指出顆粒之間所發(fā)生的粘結可歸因于在顆粒表面發(fā)生的絕熱剪切失穩(wěn)現(xiàn)象。同時，根據(jù)經驗歸納總結了冷噴涂形成涂層的臨界速度公式，并通過公式計算指出顆粒溫度每上升100 ℃，粒子沉積的臨界速度將減小40 m/s，為后續(xù)顆粒預熱的研究提供了理論支撐。隨后，Schmidt等[15]在Assadi上述研究基礎上考慮了顆粒尺寸的影響，進一步地推導出了冷噴涂臨界速度公式。2006年，Richter等[16]和Kreye等[17]通過實驗表明顆粒溫度的升高會提高冷噴涂涂層質量。2007年，Li等[18]在研究鋁顆粒在鋁基體上的變形行為時，首次觀察到鋁粉表面氧化膜對鋁顆粒與基體間的結合情況的影響。2007年，F(xiàn)ukumoto等[19]率先提出基體溫度對冷噴涂過程中的顆粒沉積效率的影響，表明基體溫度與顆粒的沉積效率呈正比，同時證明了基體預熱對于提高冷噴涂涂層質量的重要性。2008年，Ogawa等[20]首次研究了基體表面條件對顆粒沉積和冷噴涂涂層機械性能的影響。

在第1階段的原理探索過程中，冷噴涂材料體系得到了極大的發(fā)展。起初，學者們在應用較為廣泛的金屬基體上進行冷噴涂技術的相關研究。1996年，Tokarev[21]首次嘗試并成功利用冷噴涂技術在鋼材表面沉積鋁涂層。同年，Mccune等[22]成功制備了鋼涂層和銅涂層，觀察并對比了冷噴涂工藝與熱噴涂工藝制備的同種材料涂層的機械性能和微觀結構。隨后，Dykhuizen等[23]和Gilmore等[12]又分別在不銹鋼基體和鋁基材上成功噴涂銅涂層。2000年，Karthikeyan等[24]首次成功噴涂鈦涂層并探討了不同工藝參數(shù)對鈦顆粒沉積效率和鈦涂層性能的影響。同年，Mccune等[25]成功通過冷噴涂技術制備了鐵涂層和銅涂層，并觀察到與熱噴涂處理不同的是，通過冷噴涂技術制備的涂層，其顆粒結合界面并未出現(xiàn)熔化現(xiàn)象，其結合機制多為機械結合。2004年，Steenkiste等[26]首次嘗試利用大氣冷噴涂制備鉭涂層，并成功得到高硬度且低孔隙率的鉭涂層。2005年，Li等[27]采用氮氣作為工作氣體，通過冷噴涂成功制備了致密的鋅涂層，并對涂層進行了表征，發(fā)現(xiàn)在其結合界面形成了納米晶粒，而顆粒內部的晶粒尺寸較原始粉末并沒有發(fā)生太大變化。2012年，Suo等[28]首次成功制備鎂涂層，通過數(shù)值模擬得出顆粒的臨界沉積速度在653～677 m/s之間，并討論了沉積過程中鎂顆粒的變形行為和結合機制。基體材料除了最常見的金屬材料，研究人員將冷噴涂技術擴展延伸到了非金屬材料領域。2006年，劍橋大學Sturgeon團隊[29]首次成功在碳纖維增強聚合物上通過冷噴涂沉積鋁涂層，開啟了基于冷噴涂技術的高分子材料金屬化的序幕。2009年，日本豐橋大學的Yamada團隊[30]采用純銳鈦相TiO2納米晶粒團聚粉末(粒徑約20 μm)為噴涂原料，沉積了厚度為350 μm且均勻致密的涂層，實現(xiàn)了冷噴陶瓷涂層的突破性進展。2009年，Hussain等[31]成功將銅噴涂到了陶瓷基體上，形成均勻致密的涂層，并觀察到陶瓷基板表面的高粗糙度能夠促進涂層與基板之間的粘結，實現(xiàn)了陶瓷金屬化。

在設備研發(fā)方面，各個研發(fā)團隊也開始嘗試著手研發(fā)一系列冷噴涂設備，自2000年開始，德國冷氣技術(Cold Gas Technology，CGT)公司、日本Plasma Giken公司以及美國VRC Metal Systems等紛紛投入到冷噴涂設備及系統(tǒng)的研發(fā)中，例如德國CGT于2001年在國際熱噴涂大會上推出商用Kinetiks ? 3000 型冷噴涂系統(tǒng)，其工作氣體的溫度和壓力分別是550 ℃和3 MPa；2009年該公司開發(fā)了Kinetiks ? 8000系統(tǒng)，整體系統(tǒng)的加熱功率可達到85 kW，工作氣體(如N2)的最高溫度可達1000 ℃。但是由于設備的工作溫度與壓力仍然無法滿足特殊材料的噴涂需求，輔助冷噴涂技術應運而生，以提高噴涂質量。英國劍橋大學的Bray等[32]在2009年率先提出將冷噴涂與激光技術相結合的激光原位輔助冷噴涂復合技術。隨后2015年，西安交通大學李長久和雒曉濤等[33]首先提出將原位噴丸技術應用到冷噴涂中以提高涂層質量，由此提出了微鍛造輔助冷噴涂技術，大大降低了冷噴涂技術對設備的依賴程度。

第2個階段是冷噴涂技術工業(yè)化應用階段(2015年至今)，由于冷噴涂技術越來越完善，國內外市場對于冷噴涂設備的需求量增大，相關企業(yè)開始批量生產成熟的高性能冷噴涂設備并投入市場。德國Impact Innovations、日本Plasma Giken公司以及美國的VRC Metal Systems公司相繼推出成熟的冷噴涂設備，工作性能不斷得到提升。例如德國Impact Innovations公司在2021年5月推出了EvoCS II系列的冷噴涂設備，其設備性能得到了極大程度的提升，最高工作溫度和工作壓力分別達到了1200 ℃和7.5 MPa，接近高溫合金的使用極限，可以滿足大部分材料的工作要求。日本Plasma Giken公司研發(fā)的PCS-1000冷噴涂系統(tǒng)，其最高溫度與壓力分別可達到1100 ℃和7.0 MPa，送粉速度為300～500 g/min[34]。

隨著設備的完善，冷噴涂技術在金屬增材制造和航空航天等關鍵零部件的損傷修復中實現(xiàn)了具體的工業(yè)化應用，例如美國VRC Metal Systems公司將研發(fā)的冷噴涂設備用于美國軍事領域相關設備的零件修復工作中[35]，如圖2a所示；湖北超卓航科公司利用冷噴涂技術成功對飛機結構件，例如飛機加油蓋的裂紋部位進行了補強修復，將其剩余壽命提高至30倍以上，完成了國內該領域技術突破，如圖2b所示[36]；廣州尤特新材料等公司通過冷噴涂技術制備旋轉靶材，如圖2c和2d所示[37，38]。

圖2 冷噴涂技術用于修復T7000前車架 (a)[35]和飛機加油蓋 (b)[36]；冷噴涂技術用于制備旋轉銀靶材 (c)[37]和旋轉硅鋁靶材 (d)[38]Fig.2 Repaired T7000 front frame (a)[35] and aircraft refueling cap (b)[36] by cold spray technology；rotating silver target (c)[37] and rotating silicon aluminum target (d)[38] prepared by cold spray technology

3 冷噴涂技術的發(fā)展趨勢

2000年至今，國內外多家企業(yè)專注于冷噴涂技術的發(fā)展，其工藝水平得到了很大程度的提升。據(jù)華經產業(yè)研究院整理預計[39]，未來幾年冷噴涂市場規(guī)模及增長速度會不斷升高，預計2026年，全球冷噴涂行業(yè)市場規(guī)模將達到12.13億美元，如圖3所示。隨著冷噴涂技術在工業(yè)領域的迅猛發(fā)展，該技術呈現(xiàn)高性能化、低成本化和增材制造等發(fā)展趨勢。

圖3 全球冷噴涂行業(yè)市場規(guī)模及增速曲線預測[39]Fig.3 Predicted market size and growth curve of global cold spray industry[39]

3.1 高性能化趨勢

隨著冷噴涂技術在工業(yè)細分領域的應用，工業(yè)界對冷噴涂涂層性能和質量的要求越來越高，引領冷噴涂技術向高性能方向發(fā)展。涂層的高性能主要取決和依賴于設備高性能和粉末高性能。

3.1.1 設備性能提高

德國Impact Innovations公司在2021年5月在市場上主推的新一代冷噴涂系統(tǒng)是EvoCS II系列，如圖4所示[40]，該噴涂系統(tǒng)工作時的最高溫度和壓力可分別達到1200 ℃和7.5 MPa，送粉速率為1.5 L/h。

圖4 Impact Innovations公司2021年推出的EvoCS II冷噴涂設備[40]Fig.4 EvoCS II cold spray equipment from Impact Innovations company at 2021[40]

日本Plasma Giken公司的PCS-1000V2冷噴涂系統(tǒng)(圖5)最高工作溫度和壓力可以達到1200 ℃和7.5 MPa，送粉速率接近300～500 g/min[41]。

圖5 Plasma Giken公司的PCS-1000V2冷噴涂設備[41]Fig.5 Cold spray equipment PCS-1000V2 of Plasma Giken company[41]

與此同時，國內企業(yè)例如陜西德維科技股份有限公司、寧波普羅特新材料有限公司、廈門佰事興新材料科技有限公司等也已經有了相對完善的高性能冷噴涂系統(tǒng)。

3.1.2 粉末性能提高

粉末作為冷噴涂的關鍵原材料之一，其純度、粒度以及成分等都會對涂層的機械性能造成影響。Deforce等[42]在AZ41A-T5合金基材上采用冷噴涂技術制備純鋁涂層，比較了商用鋁粉末(99.5%)和高純鋁粉末(99.95%)對AZ41A-T5合金耐腐蝕性能的影響。結果發(fā)現(xiàn)商用純鋁涂層的腐蝕電流密度大約為2.35 mA/cm2，而高純鋁涂層的腐蝕電流密度僅為0.05 mA/cm2。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)，利用混合粉末制備涂層同樣可以獲得極為優(yōu)良的機械性能。Sova等[43]發(fā)現(xiàn)在軟金屬(Al和Cu)粉末中添加細硬質粉末可以顯著降低噴涂“臨界”溫度，增大沉積效率。Liberati等[44]將金屬粉末(Al、Cu和Zn)添加到錫粉末中混合后進行冷噴涂，結果表明，由于夯實機制，在錫粉末中添加任何的二次組分均可提高其沉積效率。除了粉末成分，粉末的粒徑分布也會影響其涂層性能。2013年，Wong等[45]研究了純鈦粉末形態(tài)和粒徑分布對冷噴涂涂層性能的影響，發(fā)現(xiàn)平均粒徑為29 μm的球形鈦粉末制備的涂層具有最低的孔隙率和最佳的冷噴涂性。

3.2 低成本化趨勢

低成本是企業(yè)在工業(yè)生產中獲得市場競爭力的關鍵因素，隨著近年來冷噴涂技術的不斷成熟，冷噴涂技術的成本出現(xiàn)了大幅度的下降，冷噴涂銅涂層的價格從原來的100～200 CNY/mm2降到現(xiàn)在的10～20 CNY/mm2。冷噴涂技術實現(xiàn)低成本得益于以下幾個方面。

3.2.1 國產設備日益成熟

冷噴涂是熱噴涂領域的熱門研究方向之一，在全球工業(yè)化的大背景下，關于冷噴涂的設備研發(fā)也越發(fā)地成熟。目前，已經廣泛投入使用的冷噴涂設備來自德國Impact Innovations、日本Plasma Giken以及美國VRC Metal Systems等公司，但是由于運費及維修費等因素，進口設備往往價格昂貴，價格約為400萬～500萬人民幣。因此國內市場涌現(xiàn)出了一批高質量的冷噴涂設備，2000年末，西安交通大學李長久教授課題組[34]最先自主研發(fā)了國內首套CS-2000型冷噴涂系統(tǒng)，帶動了國內自主研發(fā)冷噴涂設備的風潮。2001年9月，中國科學院金屬研究所[46]研發(fā)了一臺冷氣動力噴涂裝置，其工作氣體最高溫度和壓力可達到580 ℃和3 MPa。除了各高校團隊以外，企業(yè)也開展了相應的研究設計。2005年6月，寶山鋼鐵股份有限公司[47]自主研發(fā)了冷氣動力噴涂裝置，很大程度上避免了噴涂粉末對噴嘴的堵塞情況，降低了零件修復成本。目前，寧波普羅特、北京聯(lián)合等公司均有相對完整的冷噴涂設備生產體系，設備和耗材成本較進口設備有較大幅度下降。

3.2.2 定制化專用設備發(fā)展

隨著冷噴涂技術原理的不斷完善和相關設備的研發(fā)，冷噴涂技術的應用場合得到了擴展，生產的產品逐漸多樣化。在實際生產中，通常只需要對某一種特定材料進行批量化冷噴涂處理，因此，設備定制化成為了冷噴涂產業(yè)發(fā)展的趨勢之一。多家國產冷噴涂裝備公司已經推出了定制化專用設備，以滿足特定材料的噴涂，同時進一步降低設備投入與運營成本。

3.2.3 氣體成本降低

氮氣、氦氣是冷噴涂的主要工作氣體，采用氦氣作為噴涂氣體可以顯著提高沉積效率及沉積體性能。2015年，Yin等[48]分別用氦氣、氬氣及空氣3種氣體作為噴涂氣體進行了銅顆粒的沉積，結果表明，氦氣作為工作氣體時顆粒速度最高，對顆粒表現(xiàn)出良好的加速性能。但由于我國氦氣資源稀少，氦氣供應主要依賴于國外進口，成本較高，約為50 CNY/L。為保證涂層質量，冷噴涂過程中需要消耗大量的氦氣，造成極大的成本消耗。為解決氦氣費用昂貴的問題，法國ICB-PMDM-LERMPS實驗室提出氣體循環(huán)使用的方法，建立了氦氣回收系統(tǒng)，用于氦氣循環(huán)回收、凈化和再利用[34]，極大程度上降低了生產成本，國內科研單位如西安交通大學、寧波大學、中國兵器集團五二研究所等在這方面開展了相關的研究。

3.2.4 多技術復合

采用冷噴涂制備涂層時，為提高沉積效率，降低涂層內部缺陷，通常選擇更高的噴涂氣體溫度、壓力以及加速效果更好的氦氣。然而，上述方法會極大提高設備和氣體成本。為保證涂層質量同時降低制備成本，研究人員考慮通過將冷噴涂與其他技術結合起來共同制備涂層，通過技術的改進來降低冷噴涂工藝對設備的嚴格要求。

2015年，雒曉濤等[33]首次將原位噴丸強化引入冷噴涂，以期降低涂層的孔隙率。2019年，雒曉濤和李長久等[49]首次提出基于原位微鍛造冷噴涂制備高致密度金屬沉積體的技術，其工作原理如圖6所示。他們利用原位微鍛造冷噴涂制備鋁涂層時發(fā)現(xiàn)，當混合粉末中的噴丸顆粒的體積分數(shù)高于40%時，鋁涂層的孔隙率低于0.35%，并且在AZ31B鎂合金基材表面的鋁涂層可使鎂合金的腐蝕速率降低接近3個數(shù)量級，表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能。與傳統(tǒng)的冷噴涂技術相比，通過該技術可以在較低的溫度和壓力條件下，在鎂合金表面獲得完全致密的鋁腐蝕防護涂層，可以在很大程度上降低冷噴涂技術的成本。

圖6 原位微鍛造輔助冷噴涂技術的原理示意圖[49]Fig.6 Principle schematic diagram of in-situ micro-forging auxiliary cold spray technology[49]

考慮到激光的加熱軟化處理能夠提高基體和顆粒變形程度，英國劍橋大學的Bray等[32]首先提出將冷噴涂與激光相結合的激光原位輔助冷噴涂復合技術，隨后國內浙江工業(yè)大學姚建華等[50]也開始了該項技術的研究工作，其原理如圖7[32]所示，是將激光束同步引入冷噴涂加工過程，利用激光對噴涂顆粒、基材或兩者同時加熱并使之軟化，在保持冷噴涂固態(tài)沉積特性的同時提高涂層性能。

圖7 激光原位輔助冷噴涂復合技術的原理示意圖[32]Fig.7 Principle schematic diagram of laser in-situ assisted cold spray composite technology[32]

3.3 增材制造應用趨勢

近年來，隨著人工智能技術的發(fā)展，冷噴涂技術逐漸演變成為一種新的增材制造技術[51]。相較于傳統(tǒng)的基于熔融過程的增材制造工藝，冷噴涂增材制造工藝具有熱效應較低、制造效率高、產品尺寸限制小等優(yōu)點，然而，冷噴涂增材制造技術制造精度較低，從而限制了冷噴涂增材制造的廣泛應用。迄今為止，一些公司和研究機構已在冷噴涂增材制造技術上進行了大量投資，并取得了各種突破性的成果。

法國ICB-PMDM-LERMPS實驗室運用冷噴涂增材制造技術3D打印了手掌模型，如圖8所示[52]。近年來針對冷噴增材制造技術，主要圍繞噴涂路徑離線優(yōu)化和噴嘴設計優(yōu)化兩方面進行了深入的探討研究。

圖8 冷噴涂增材制造技術打印的手掌模型[52]Fig.8 Palm model printed by cold spray additive manufacturing[52]

3.3.1 噴涂路徑離線優(yōu)化

在冷噴涂過程中，為獲得更精確的涂層厚度和涂層形狀，需要精準控制噴槍路徑，規(guī)劃和創(chuàng)建合理的噴涂路徑成為了保證涂層質量關鍵的一步。2012年，Deng等[53]在機器人編程軟件Robot Studio上采用切片方式處理噴涂表面，并且開發(fā)了基于該軟件的熱噴涂專用程序包，為后續(xù)研究人員進行相關的研究提供了技術支持。采用Robot Studio軟件來創(chuàng)建針對制造對象的噴涂路徑，可以真實反映實際噴涂過程，隨時修改噴涂程序，還能觀察各元素之間是否發(fā)生了干涉，進而有效防止實際噴涂中發(fā)生設備相互間的碰撞。進一步地，Deng等[54]提出了一種基于冷噴涂增材制造中網格幾何重構策略的通用MATLAB數(shù)值沉積建模方法，以更準確地模擬沉積過程，通過仿真和實驗驗證了所提方法的有效性，實驗結果表明，該方法能夠準確模擬冷噴涂增材制造過程中的沉積物增長。

3.3.2 噴嘴設計優(yōu)化

噴嘴是冷噴涂增材制造精度提高的關鍵之一，Sova等[55-57]采用出口直徑為1 mm的微型噴嘴來對銅、鋁顆粒進行冷噴涂增材制造，以此來減少粉末的發(fā)散，得到了小于1 mm的噴涂斑點，提高了冷噴涂增材制造在小尺寸成形方面的能力。2012年，Suo等[58]通過研究噴嘴尺寸對冷噴涂過程中顆粒分布情況的影響得出，顆粒分布隨著噴嘴的出口直徑的增加而變得更加扁平化、均勻化。2022年，Alonso等[59]研究了不同尺寸參數(shù)的噴嘴對于不同種類的冷噴涂粉末顆粒速度以及沉積表面形貌的影響，并整理了不同粒徑的鋁和不銹鋼粉末顆粒所對應的最佳噴嘴尺寸參數(shù)。通過對噴嘴設計的優(yōu)化，能夠一定程度上提高涂層表面質量。

4 冷噴涂技術的挑戰(zhàn)與機遇

冷噴涂作為一種先進的表面處理與增材制造技術，經過30多年的研究，已經具備了產品化應用條件[60]，但由于工業(yè)化要求的不斷提高，該技術仍存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1 裝備性能接近極限

隨著冷噴涂技術工業(yè)應用的不斷探索，對裝備性能的要求也在不斷提升。德國Impact Innovations推出的EvoCS II系列噴涂設備以及日本Plasma Giken公司推出的PCS-1000V2冷噴涂系統(tǒng)最高工作溫度和壓力可達到1200 ℃和7.5 MPa，接近高溫合金的使用極限。在現(xiàn)有基礎上再要大幅度地提升氣體的加熱溫度難度提高，需要在設計和材料等方面有所突破。

4.2 打印精度有待提升

由于工業(yè)生產中廣泛應用的冷噴涂噴嘴出口直徑范圍為4～10 mm，單道涂層寬度較大，因此一般的拉瓦爾噴嘴難以滿足小尺寸工件的加工要求，受限于毫米級的分辨率。選區(qū)激光熔化(selective laser melting，SLM)技術以及超聲波增材制造技術(ultrasonic additive manufacturing，UAM)可以達到微米級的分辨率[61]。同時在冷噴涂過程中，很難保證涂層形狀精度，位于中心的顆粒速度高于外側的顆粒速度，導致粉末顆粒數(shù)量沿噴嘴橫截面呈類高斯分布，導致沉積在中心區(qū)域的顆粒數(shù)量大于邊緣的[62，63]。Wu等[64]指出，當噴槍移動速度較低或噴涂次數(shù)較多時，沉積體中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的厚度增長速度不一致，造成最終沉積體厚度不均勻，形成中間高兩邊低的“三角形”輪廓，如圖9所示。

圖9 噴嘴處顆粒速度不同導致的沉積層厚度不一致[64]Fig.9 Inhomogeneous sprayed layer thickness caused by particle velocity difference of spray nozzle[64]

4.3 專業(yè)人才缺口較大

冷噴涂技術涵蓋了多個學科的專業(yè)知識，若研究人員沒有經過專業(yè)培養(yǎng)，對相關的知識與操作理解起來比較困難；其次，冷噴涂加工過程涉及的控制因素較多，比如噴涂距離、粉末粒度、噴嘴尺寸、氣體參數(shù)等，它們對不同材料的涂層質量具有不同的影響，需要大量研究人員開展相關研究，以明確各種因素的影響及確定最佳噴涂參數(shù)，以此來指導解決工程實際問題。

5 結 語

自20世紀80年代中期冷噴涂技術被提出至今，對其工藝原理及結合機制等方面開展了大量的研究與討論，為后續(xù)冷噴涂系統(tǒng)設備的開發(fā)研究提供了重要的理論依據(jù)。目前冷噴涂技術已開始投入工業(yè)化生產，且其應用領域、設備生產規(guī)模逐漸擴大。但該技術面臨著許多挑戰(zhàn)，例如冷噴涂設備的工作性能提升面臨極大的限制，最高工作溫度及壓力難以得到大幅提高。目前國內的冷噴涂設備在噴涂溫度、噴涂壓力和穩(wěn)定性等方面，與國外相比存在一定的差距。為提高涂層質量，需要結合激光等其他輔助技術。與此同時，冷噴涂增材制造技術與其他的金屬增材制造技術相比，尺寸精度較低，仍需大量研究提供理論支持。由于專業(yè)人才數(shù)量有限，冷噴涂技術發(fā)展受到了一定限制，亟需大量職業(yè)教育進行人才培養(yǎng)。