涂層結(jié)構(gòu)與被噴涂材料的組織結(jié)構(gòu)有明顯的差異。這是由于工藝方法的不同而引起的。從熱噴涂涂層形成的原理可知，涂層結(jié)構(gòu)是由無數(shù)變形扁平的粒子相互交錯(cuò)呈波浪式堆積而成的層狀結(jié)構(gòu)。這是由于噴涂過程中，溶化或半溶化狀態(tài)粒子與噴涂工作氣體及周圍環(huán)境氣氛進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使得噴涂材料經(jīng)噴涂后會(huì)出現(xiàn)表面氧化物。同時(shí)，變形扁平粒子的相互疊加產(chǎn)生搭橋效應(yīng)，不可避免地在涂層中出現(xiàn)小部分孔隙。因此涂層的典型結(jié)構(gòu)是由變形扁平微細(xì)的涂層材料堆積而成的層狀結(jié)構(gòu)，且中間夾帶著部分氣孔和氧化物。氣孔和氧化物的多寡決定于噴涂工藝方法和噴涂工藝參數(shù)。在熱噴涂工藝方法中，高能高速等離子噴涂、低壓和可控氣氛等離子噴涂、高速火焰噴涂、冷氣動(dòng)力噴涂等方法，可有效地控制減少和消除氧化物夾雜、氣孔的產(chǎn)生，改善涂層結(jié)構(gòu)和性能。
涂層的結(jié)合包含涂層與基體表面的結(jié)合（就是通常所說的涂層結(jié)合強(qiáng)度）和形成涂層顆粒與顆粒之間的內(nèi)聚力（即涂層自身結(jié)合強(qiáng)度）。一般來說，涂層自身結(jié)合強(qiáng)度高于涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，但屬于物理化學(xué)結(jié)合。這種物理化學(xué)結(jié)合包含以下幾種方式：

（１）機(jī)械結(jié)合噴涂粒子撞擊基體表面產(chǎn)生變形、鑲嵌、填補(bǔ)、咬合在基體材料表面上，與基體材料形成機(jī)械式錨合作用。大部分涂層結(jié)合以這種結(jié)合方式存在。
（２）物理結(jié)合顆粒對(duì)基材表面的結(jié)合是由范德華力或次價(jià)鍵組成的結(jié)合。

（３）冶金化學(xué)結(jié)合冶金化學(xué)結(jié)合比機(jī)械結(jié)合和物理結(jié)合的結(jié)合強(qiáng)度要大得多。它由三部分組成：范德華力（在潔凈的基體表面上，涂層粒子與基材表面的接觸處粒子之間，其原子間距達(dá)到原子、分子距離時(shí)所形成分子間的引力）、化學(xué)鍵力（涂層原子與基材原子或者涂層粒子之間的原子距離達(dá)到原子晶格常數(shù)的數(shù)值時(shí)，所形成的化學(xué)鍵的結(jié)合力）和微擴(kuò)散力（涂層粒子中的元素和基體材料中的元素在一定的條件下相互擴(kuò)散作用）是涂層材料和基體材料表面出現(xiàn)擴(kuò)散和合金化的一種結(jié)合類型，包括在結(jié)合面上形成金屬間化合物或固溶體。在同一試件的涂層上，以上三種結(jié)合方式有可能同時(shí)存在，但以機(jī)械結(jié)合為
主。