Depunerea prin pulverizare termică poate fi definită ca procesul în care materialul de acoperire, sub formă de pulbere, sârmă sau tijă, este încălzit până la o stare semitopită sau topit și este accelerat către substrat de un flux de gaz de mare viteză ( Thorpe 1993; Chattopadhyay 2004). Figura 3 ilustrează schematic principiul tehnicii de depunere prin pulverizare termică (Chattopadhyay 2004). Din Fig. 3 se poate observa că în timpul pulverizării termice, pulberea este livrată la vârful sursei de căldură printr-un alimentator de livrare a pulberii, topită și, ulterior, pulverizată folosind o duză de pulverizare, urmată de fragmentarea băii topite și accelerarea acesteia. Viteza picăturilor topite/semi-topite provoacă deformarea particulelor la impact și formează o structură lamelară cu incluziuni prinse și porozități caracteristice procesului de depunere prin pulverizare termică (Longo și Longo Associates 2005).

Figura 4 prezintă modelul de pulverizare care ilustrează depunerea particulelor în timpul pulverizării termice și distribuția grosimii și a densităților sale de-a lungul direcției radiale (Schneider și colab. 2006). Din Fig. 4, se poate observa că depunerile cele mai rapide și mai dense se vor acumula în centrul jetului, unde sunt antrenate cele mai multe particule și are loc cel mai înalt grad de topire. Pe de altă parte, conținutul de porozitate crește deplasându-se radial din centru (unde sunt antrenate mai puține particule care tind să fie mai grosiere și poate semi-topite). Conținutul de porozitate crește și atunci când unghiul de impact este mai mic de 90^o. La periferia jetului, particulele fine se oxidează ușor din cauza aerului antrenat din atmosfera înconjurătoare și se depun sub formă de resturi. Fracția de masă a incluziunilor de oxid crește odată cu reducerea dimensiunii particulelor, deoarece acestea se oxidează rapid, uneori complet, pentru a forma sursa majoră de incluziuni de oxid în acoperirile pulverizate (Schneider et al. 2006).

Figura 5 arată efectul gradului de topire a particulelor la sau chiar înainte de impactul asupra structurii acoperirii (Schneider et al. 2006). Morfologia clasică a splatelor lamelare este creată atunci când particulele complet topite la sau chiar deasupra punctului de topire impactează, curg și se aplatizează după ce ajung la substrat (Fig. 5a). Materialul de particule se răspândește (Fig. 5b) și se răcește rapid deoarece substratul acționează ca auto-stingere. Grosimea particulelor lamelare depinde de viteza particulelor, tensiunea de suprafață a substratului, dimensiunea inițială a particulei și temperatura substratului. Particulele supraîncălzite se pot împroșca la impact, aruncând stropi radial, de forme fine sferice sau triunghiulare, care se depun ca sateliți (Fig. 5c). Resturile formate din stropire diferă de resturile produse în jet prin faptul că stropirea se încadrează în acoperire, ridicându-se la prima creastă care îi oprește deplasarea radială. Sablarea cu aer nu îndepărtează resturile de stropire. În timpul pulverizării termice, supraîncălzirea trebuie evitată. Particulele resolidificate în zbor nu se pot depune și pot apărea ca particule netopite, dar cu straturi de oxid clar vizibile pe suprafețele particulelor (Fig. 5a).

Trăsăturile caracteristice importante care deosebesc acoperirea prin pulverizare termică de alte tehnici includ structura lamelară sau splat stratificată, particule netopite sau resolidificate prinse, porozități, incluziuni de oxid, granule, faze, fisuri și interfețe acoperire-substrat. Mai mult, ele conțin particule parțial topite care se solidifică înainte de a afecta suprafața sau reacționează cu gazul din atmosferă. Raportul de aspect al splatului individual depinde de natura materialelor de acoperire, de temperatura de topire și de viteza impactului. Figura 6 ilustrează schematic caracteristicile acoperirii depuse prin pulverizare termică și microstructura reprezentativă a depunerii/acoperii (Chattopadhyay 2004). Modelul de pulverizare dezvoltat în urma pulverizării termice este un parametru important pentru a determina proprietățile acoperirii. Eficacitatea procesului este denumită eficiență de depunere (DE = deposition efficiency), care este raportul dintre cantitatea de pulbere utilizată și timpul de pulverizare și, prin urmare, poate fi calculată dacă parametrii sunt cunoscuți. Eficiența depunerii poate fi clasificată ca eficiență a depunerii procesului și eficiența depunerii țintă (Crawmer 2005). Eficiența depunerii procesului poate fi definită ca raportul dintre greutatea modelului de pulverizare depus pe o placă mare plată și greutatea pulberii injectate, care este o caracteristică a procesului și este influențată de modelul și setările pistolului, proprietățile pulberii și distanța standoff (distanța dintre pistol și substrat), temperatura substratului și unghiul de pulverizare (care este unghiul dintre placă și axa pistolului). Pe de altă parte, eficiența depunerii pe țintă depinde de forma și dimensiunea componentei și de modul în care este programată mișcarea arzătorului (Crawmer 2005).