为了与美国碳化物公司的爆炸喷涂抗争,上世纪60年代初期,美国人J.Browning发明了超音速火焰喷涂技术,称之为"Jet-Kote",并于1983年获得美国专利。近些年来,国外超音速火焰喷涂技术发展迅速,许多新型装置出现,在不少领域正在取代传统的等离子喷涂。在国内,武汉材料保护研究所,北京钢铁研究总院,北京钛得新工艺材料有限公司等也在进行这方面研究,并生产出有自己特色的超音速喷涂装置。
图6 超音速火焰喷涂枪
燃料气体(氢气,丙烷,丙烯或乙炔－甲烷-丙烷混合气体等)与助燃剂（O2）以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸式燃烧，因燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀管获得超音速。同时通入送粉气（Ar或N2），定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件上形成涂层。
在喷涂机喷嘴出口处产生的焰流速度一般为音速的4倍，即约1520m/s，最高可高达2400m/s（具体与燃烧气体种类，混合比例，流量，粉末质量和粉末流量等有关）。粉末撞击到工件表面的速度估计为550-760m/s，与爆炸喷涂相当。Jet-Kote法之所以能有这么高的速度，关键在于按流体力学的原理合理设计制造了一个喷嘴，称之为Laval管的膨胀管。
图7 Laval管
由流体力学知：对一维可压缩流体，则有：
ds/s=(M²-1)dv/v
其中： S―管器截面积； Ｍ＝v/v声（马赫数）； V－流体速度
由式中我们看出：当V>v声，即Ｍ>1时，则dv与ds符号相同,即随管道截面积变大(ds为正)时,流体速度也增大。当V
①粉粒温度较低,氧比较轻(这主要是由于粉末颗粒在高温中停留时间短,在空气中暴露时间短的缘故，所以涂层中含氧化物量较低,化学成分和相的组成具有较强的稳定性)，但只适于喷涂金属粉末、Co-Wc粉末以及低熔点TiO2陶瓷粉末；
②粉粒运动速度高。
③粉粒尺寸小（10～53>μm）、分布范围窄，否则不能熔化。
④涂层结合强度、致密度高，无分层现象。
⑤涂层表面粗糙度低。
⑥喷涂距离可在较大范围内变动，而不影响喷涂质量。
⑦可得到比爆炸喷涂更厚的涂层，残余应力也得到改善。
⑧喷涂效率高，操作方便。
⑨噪音大（大于120dB），需有隔音和防护装置。
3 电弧类喷涂
1.电弧喷涂：
电弧喷涂：在两根焊丝状的金属材料之间产生电弧，因电弧产生的热使金属焊丝逐渐熔化，熔化部分被压缩空气气流喷向基体表面而形成涂层。电弧喷涂按电弧电源可分为直流电弧喷涂和交流电弧喷涂。直流：操作稳定，涂层组织致密，效率高。交流：噪音大。电弧产生的温度与电弧气体介质、电极材料种类及电流有关（如Fe料，电流280安，电弧温度为6100K）。但一般来说，电弧喷涂比火焰喷涂粉末粒子含热量更大一些，粒子飞行速度也较快，因此，熔融粒子打到基体上时，形成局部微冶金结合的可能性要大的多。所以，涂层与基体结合强度较火焰喷涂高1.5～2.0倍，喷涂效率也较高。电弧喷涂还可方便地制造合金涂层或“伪合金”涂层。通过使用两根不同成分的丝材和使用不同进给速度，即可得到不同的合金成分。电弧喷涂与火焰喷涂设备相似，同样具有成本低，一次性投资少，使用也方便等优点。但是，电弧喷涂的明显不足，喷涂材料必须是导电的焊丝，因此只能使用金属，而不能使用陶瓷，限制了电弧喷涂的应用范围。近些年来，为了进一步提高电弧喷涂涂层的性能，国外对设备和工艺进行了较大的改进，公布了不少专利。例如，将甲烷等加入到压缩空气中作为雾化气体，以降低涂层的含氧量。日本还将传统的圆形丝材改成方形，以改善喷涂速率，提高了涂层的结合强度。
2.等离子喷涂：包括大气等离子喷涂，保护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂。等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。
<1>等离子的形成（以N2为例）：
图8 等离子体发生过程示意图。
0°k时，N2分子的两个原子程哑铃形，仅在x,y,z方向上平动；
大于10°k时，开始旋转运动；
大于10000°k时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生离解变为单原子：
N2＋Ud——>N＋N 其中 Ud为离解能
温度再升高，原子会发生电离: N＋Ui——>N＋＋e 其中 Ui为电离能
气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，这种状态就叫等离子体。
等离子体可分为三大类：①高温高压等离子体，电离度100％，温度可达几亿度，用于核聚变的研究；②低温低压等离子体，电离度不足1％，温度仅为50～250度；③高温低压等离子体，约有1％以上的气体被电离，具有几万度的温度。离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的正是这类等离子体。
<2>喷涂原理：
图9 等粒子喷涂原理
等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧项比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧稳定性好等特点。
