等离子喷涂的常见工艺问题及展望
等离子喷涂的应用及发展趋势
由几个零部件磨损，导致北京地铁四号线电扶梯发生故障，而造成人员伤亡的案件，至今仍让人深感痛惜。
事件过后，人们不禁反思，几个小小零部件的磨损果真有这么大的威力吗？毋容置疑，得到的答案是肯定的。
事实上，据国外统计资料表明：摩擦消耗掉全世界1/3的一次性能源，约有80%的机器零部件都是因为磨损而失效，每年因此而造成的损失也是相当巨大。
因此，发展表面防护和强化技术，也得到世界各国的普遍关注，这也极大推动了表面工程技术的飞速发展和提高。
表面工程技术能够制备出优于本体材料性能的表面薄层，赋予零部件耐高温、耐磨损及抗疲劳等性能。
其中，等离子喷涂作为是表面工程中的一项重要技术，因其具有涂层硬度高、耐磨性能优异等优点，已在国民经济的各个领域获得广泛应用。
经过整理搜集，下面慧聪小编就为大家简单介绍下等离子喷涂技术。
一、等离子喷涂的工作原理：等离子喷涂是以等离子弧为热源的热喷涂，指利用等离子弧将金属或非金属粉末加热到熔融或半熔融状态，并随高速气流喷射到工件表面形成覆盖层，以提高工件耐蚀、耐磨、耐热等性能的表面工程技术。
其中等离子弧是一种高能密速热源，当喷枪的钨电极（阴极）和喷嘴（阳极）分别接电源负极和正极（工件不带电）时，通过高频振荡器激发引燃电弧，使供给喷枪的工作气体在电弧的作用下电离成等离子体。
由于热收缩效应、自磁收缩效应和机械收缩效应的联合作用，电弧被压缩，形成非转移型等离子弧。
等离子喷涂工作原理点击此处查看全部新闻图片二、等离子喷涂的特点：1、由于热收缩效应、自磁收缩效应和机械收缩效应的联合作用，所形成的非转移型等离子弧可以获得高达10000摄氏度以上的高温，且热量集中，因此可以熔化各种高熔点、高硬度的粉末材料。
2、等离子焰流速度高达1000m/s，喷出的粉粒速度可达180-600m/s，因此可以获得组织致密、气孔率低、与基材结合强度高(65-70MPa)、涂层厚度易于控制的喷涂层。
3、等离子喷涂过程中零件不带电，且受热温度低(表面温度一般不超过250℃），因此喷涂过程中零件基本无变形，母材的组织性能亦无变化，且不改变其热处理性质。
低温等离子喷涂技术提高附着力
低温等离子喷涂技术提高附着力低温等离子喷涂技术（Low Temperature Plasma Spraying, LTPSS）是一种先进的表面处理技术，它通过将材料加热到等离子状态并喷涂到基材上，以形成具有优异性能的涂层。
这种技术因其在提高附着力方面的显著效果而受到广泛关注。
以下是关于低温等离子喷涂技术提高附着力的详细论述。
一、低温等离子喷涂技术概述低温等离子喷涂技术是一种利用低温等离子体作为热源，将粉末或线材材料熔化并加速到基材表面，形成涂层的过程。
与传统的热喷涂技术相比，LTPSS具有较低的热输入，这有助于减少基材的热影响区域，保持基材的原始性能，同时提高涂层的附着力和整体性能。
1.1 低温等离子喷涂技术的原理LTPSS技术的核心原理是利用等离子体的高温和高速特性，将材料加热至熔融或半熔融状态，并以高速喷射到基材上。
等离子体是一种部分电离的气体，具有高能量和高焓值，能够高效地传递热量，使材料迅速熔化并形成涂层。
1.2 低温等离子喷涂技术的特点LTPSS技术具有以下特点：- 低热输入：与传统的热喷涂技术相比，LTPSS的热输入较低，有助于保护基材不受热损伤。
- 高附着力：由于等离子体的高速喷射作用，涂层与基材之间的界面结合力得到显著增强。
- 优异的涂层性能：LTPSS技术能够制备出具有良好耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性的涂层。
- 广泛的材料适应性：LTPSS技术适用于多种材料的喷涂，包括金属、陶瓷、复合材料等。
二、低温等离子喷涂技术提高附着力的机制低温等离子喷涂技术提高附着力的机制主要包括以下几个方面：2.1 界面结合力的增强LTPSS技术通过高速喷射作用，使涂层材料与基材表面产生强烈的物理和化学作用，形成牢固的界面结合。
这种结合力的增强，主要得益于以下几个因素：- 表面清洁：等离子体的高温可以去除基材表面的氧化层和污染物，提供清洁的表面，有利于涂层与基材的结合。
- 表面活化：等离子体中的活性粒子可以激活基材表面，促进涂层与基材之间的化学键合。
等离子喷涂的常见工艺问题及展望
热。 此外 ， 由于粉 末粒 子 在 等 离 子 “ 火焰” 中 的加热时 间可以控 制 ， 不 仅 难 熔 材 料 能 获
得 有效的加 热 ， 某 些 热 稳 定 性 差 的 材 料 也
止工件变 形 ， 减少 涂 层 和 工 件 氧 化 等 。
对于较大的或导热条件好的工件， 可用
体的结合强度。 在 操 作 时采 用 快 速 多次 扫 过的喷涂法 ， 既可 以 在 表 面 未 严 重 污 染 之
合强度的一个有效 措施 。 但是 ， 为 了 防 止 工
１ ０ ０～１ ５ ０。 Ｃ， 最 高不 超过 ２ ５ ０。 Ｃ。
量集中 ， 喷涂温度高达１ ６ ６ ０ ０。 Ｃ（ 通 常 使 用 涂 前 对 工 件 进 行 适 当的 预 热 ， 并 能 清 除 喷 涂 中 产 生 的 灰 尘 是 提 高涂 层 结 冷 却 ， 温度 约６ ０ ０ ０ ～１ １ ０ ０ ０。 Ｃ ） ， 但 传递给 基 体材料
又 可 以避 免 产生 热 点 。 快速移动喷枪或工件的方法， 防止 产 生 局 部 前 把 基 体 盖 住 ，
能 免于氧化 和烧损 。 等 离 子 喷 涂 还 具 有 喷 过 热 点 ， 就 能 解决 过 热 问 题 。 射 速度高 、 涂 层致密 、 孔 隙率 低 、 粘 结 强 度 用 吹 风 进 行 辅 助 冷 却 也 是 一 种 控 制 工
冷 却 气 流 的介 质 对 涂 层 和 工件 不 了 达 到 喷涂 连 续 阶梯 涂 层 的 目的 ， 采 用 双 的 最重要组 成部分 。 本 文 着 重 就 近 年 来 等 指 出 的 是 ， 离 子 喷 涂 技 术 的 几个 工艺 问题 的研 究现 状 与发 展 概 况 进 行 深 入 探 讨 。
10-4班-等离子喷涂
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太阳
应用
等离子体的用途非常广泛。从我们的日常生活到工业、农业、环保、军事、 医学、宇航、能源、天体等方面，它都有非常重要的应用价值。
1、切割机
在工业上的应用有等离子切割机，等离子切割配合不同的工作气体可 以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属（不锈钢、 铝、铜、钛、镍）切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属 的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达 氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区。一个重 要的研究是高温等离子体和受控热核聚变反应：如果用物质中最轻的元 素，如氢的同位素氘，形成一个摄氏几千万度的高温等离子体，那么， 这些原子核会发生核反应．结果会放出巨大的能量，科学家称它为热核 聚变反应．氢弹就是这样一个爆炸性的热核聚变反应．但人类希望有一 个慢慢放出能量并可以发电的热核聚变反应，建造一个“人造小太阳”， 然而，这个目标至今尚未实现。
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加拿大Mettech 公司开发出的Axial III 三阴极轴向送粉等离子喷涂系统,是目前国际 上获得成功商业应用的轴向送粉等离子喷涂设备。与传统的枪外送粉等离子喷涂设 备相比,Axial III 沉积效率高、送粉速率高、孔隙率低、获得的涂层硬度高,且对粉末 粒度分布要求不高。Sulzer Metco 公司的Multicoat 等离子喷涂系统第一次将PC 计算机 的先进性(过程再现、数据管理) 和PLC 的稳固性结合起来。Multicoat等离子喷涂系统 可以进行大气等离子喷涂(APS) 、真空等离子喷涂(VPS) 和超音速火焰喷涂(HVOF) 。 喷涂的涂层质量高、重现性好、能自动记录打印喷涂参数、自动报警和处理操作事 故,是目前多功能集成等离子喷涂系统的代表。PRAXAIR - TAFA 公司开发的5500 2000 等离子喷涂系统则是实时控制技术的代表,它采用专有软件“实时”控制和监测 等离子弧的实际能量,使等离子喷涂系统的闭环控制提高到一个新的水平。此外,国外 对小功率等离子喷涂设备的研究主要集中在枪内送粉(包括轴向和径向) 和层流等离 子喷涂方面。俄罗斯航空工艺研究院对层流等离子射流及其喷涂工艺已进行了多年 研究,工艺已较成熟,并已在航空领域得到应用。大功率等离子喷涂系统目前比较成功 的是PRAXAIR - TAFA公司的PlazJet ,其喷枪功率可以达到200 kW。 我国从上世纪70 年代引进美国Metco公司等离子喷涂装臵起，开始了对等离子喷涂技术的研究与应用 ，与国外的先进水平相比，还有较大的差距。目前，从事等离子喷涂技术研究的机 构有北京航空制造工程研究所（625所）、武汉材料保护研究所、华南理工大学、北 京矿冶研究总院和广州有色金属研究院等。北京航空制造工程研究所（625所）研制 的APS-2000 型等离子喷涂设备采用了许多新技术，总体性能达到国外二十世纪九十 年代水准，代表了目前国产等离子喷涂设备的最高水平。由航天科技集团公司703所 研制成功的HT-200 型超音速等离子喷涂设备额定使用功率为200 kW，填补了我国在 研制生产大功率等离子喷涂设备方面的空白。目前，在小功率喷涂设备方面，北京 航空制造工程研究所（625所）也正在开展层流等离子喷涂设备的研制。
等离子喷涂涂层技术的工业应用前景
等离子喷涂涂层技术的工业应用前景等离子喷涂涂层技术作为材料表面处理的一种先进方法，近年来在众多工业领域展现了其独特的价值与广泛的应用潜力。
这项技术利用高速等离子射流将涂层材料熔化并加速沉积到基体表面，形成高性能的涂层层，从而显著改善基材的耐磨性、耐腐蚀性、热障性能及电气性能等。
以下六个方面深入探讨了等离子喷涂涂层技术在工业应用中的前景。
一、制造业的高端装备强化在精密机械、航空航天及汽车制造等领域，零部件的耐磨损和耐高温性能是决定产品寿命的关键因素。
等离子喷涂技术可为发动机叶片、涡轮机部件、模具等提供高性能的陶瓷或金属陶瓷涂层，有效延长使用寿命，减少维护成本，提升整体系统效能。
随着制造业向高精尖方向发展，对等离子喷涂技术的需求将持续增长。
二、能源行业的防腐与热障解决方案能源设施，尤其是石油、天然气管道及发电站设备，长期暴露在极端环境中，易受腐蚀与高温影响。
等离子喷涂能生成致密、均匀的防护涂层，如氧化物陶瓷涂层，显著提高设备的抗腐蚀和耐热能力，减少因腐蚀导致的事故风险，保证能源供应的安全稳定。
三、医疗器械的生物相容性提升医疗行业中，植入物和手术器械的生物相容性及耐用性至关重要。
等离子喷涂技术可应用于钛合金、钴铬合金等基材，制备出具有优异生物活性的羟基磷灰石涂层，促进骨骼与植入物的整合，减少排异反应，同时提高器械的耐磨耐蚀性能，为患者提供更为安全有效的治疗方案。
四、电子元器件的绝缘与导电层优化在微电子和半导体制造中，等离子喷涂技术用于制备精细的绝缘层或导电层，如在印刷电路板上沉积防焊层、在传感器上形成敏感膜层等。
这不仅提高了电子产品的可靠性和集成度，还促进了新技术如柔性电子、可穿戴设备的发展，为信息技术进步注入强大动力。
五、环境保护与修复技术的进步等离子喷涂技术在环境保护领域的应用日益凸显，如水处理设备中的防腐涂层、废气处理设施的耐高温耐腐蚀涂层等。
此外，针对老旧基础设施的修复，如桥梁、输油管道外表面的等离子喷涂修复技术，可以有效延长使用寿命，减少重建成本，符合循环经济和可持续发展的理念。
焊接中的等离子喷涂焊技术
焊接中的等离子喷涂焊技术等离子喷涂焊技术在焊接工业中已经被广泛使用，该技术凭借其高效、高质和低成本的特点受到越来越多生产工艺先进、焊接工艺复杂的领域的重视。
本文将从等离子喷涂焊技术的实质、适用范围、优缺点与应用前景几个方面进行论述。
一、等离子喷涂焊技术的实质等离子喷涂焊技术是一种将喷涂技术和焊接技术相结合的新型加工方式。
因为等离子喷涂涂层的物理和化学特性，能够在涂层表面形成一定的结构和化学成份，这意味着在涂层表面形成一定结构以后，等离子朝向涂层、与涂层的化学成份会被改变；在涂层与基础材料的结合面形成巨大的热梯度，在高温度下能够促进结合，最终涂层与基础材料之间得以非常牢固地结合。
等离子喷涂焊技术的实质可归纳为：一方面，等离子喷涂技术受喷涂颗粒的特性影响，如粒径、结构、形状等等，是将合适的各种粉末涂料通过各种压力、气流、导体、电弧等瞬间喷涂到需要加工的部位以形成目标涂层；另一方面，则是通过等离子泄漏作用对焊接部位结合表面进行预处理，即在基础金属材料和涂层之间提高结合能力，从而提高焊接部分的强度和硬度。
二、等离子喷涂焊技术的适用范围等离子喷涂焊技术适用于各种金属材料（包括低碳钢、不锈钢、高温合金、镍基合金、铝合金、钛合金等），且无论是金属之间、金属与陶瓷、复合材料之间都能实现焊接；该焊接方式还适用于各种加工工件，包括等离子喷涂后焊接、涂层与材料间的热处理、切割和预加工等等。
三、等离子喷涂焊技术的优缺点1. 优点：（1）等离子喷涂是一种非接触式的加工方式，不会带来加工表面的变形、拉动和拉伸等等，因此适用于各种加工表面形状的加工；（2）等离子喷涂焊接技术能够满足高速焊接的要求，它能够基本保持焊接部分的形状、大小和几何无变形；（3）等离子喷涂焊接过程比传统焊接工艺更为稳定和高效，能够有效提高生产效率；（4）等离子喷涂技术喷涂过程中不会产生削减或磨损等现象；（5）等离子喷涂焊接技术制作的工件表面硬度高，具有很好的抗磨损性。
钛合金材料的等离子喷涂工艺研究
钛合金材料的等离子喷涂工艺研究钛合金是一种优良的材料，因其具有低密度、高强度、耐腐蚀、良好的高温性能和生物相容性等优点而被广泛应用于航空航天、生物医学、化工和汽车等领域。
然而，钛合金表面的耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能等方面仍存在问题，为了解决这些问题，使用等离子喷涂工艺对钛合金进行表面处理，已成为一种有效的方法。
一、等离子喷涂工艺的基础原理等离子喷涂工艺是一种非常有效的表面处理方法，它的基础原理是利用高温、高压气体，将金属或金属化合物材料，通过等离子体反应喷涂到基体表面上，形成一层有机化合物。
等离子喷涂工艺主要有两种方法，一种是直接喷涂法，另一种是离子束喷涂法。
直接喷涂法主要是使用高温、高压气体将金属粉末喷涂到基体表面上，然后用火焰热源进行热处理，使其形成一层金属涂层。
离子束喷涂法则是利用离子束高能量作用在金属或合金纳米粒子表面，在离子束轰击下形成的等离子体反应，将金属和非金属元素以一定的比例合成成一层硬质涂层。
二、钛合金等离子喷涂工艺的应用钛合金是一种重要的结构材料，在高温和腐蚀条件下，其材料表面往往会出现一些问题，比如磨损、腐蚀等。
为了增加钛合金的抗磨损、抗腐蚀和抗氧化性能，利用等离子喷涂工艺进行表面处理是一种非常有效的方法。
例如，在飞机发动机的涡轮叶片表面进行等离子喷涂处理，可提高其表面抗氧化性能和耐高温性能。
钛合金的生物相容性也被广泛应用于医疗领域，等离子喷涂工艺可以改善其生物相容性，提高其生体组织接受程度。
除此之外，钛合金的应用也涉及到汽车、航空、化工等领域。
等离子喷涂工艺可在汽车发动机缸体上形成一层热障涂层，可提高其表面抗氧化性能和耐高温性能。
在航空领域，等离子喷涂工艺也可使用在涡轮叶片、涡轮盘和整流器表面等部位，以提高其抗腐蚀性能和降低磨损程度，延长使用寿命。
三、等离子喷涂工艺存在的问题及发展方向虽然等离子喷涂工艺已被广泛应用于钛合金材料的表面处理，但在使用过程中，还存在一些问题需要解决。
等离子喷涂失效分析
的温度、热焓和流速。Ar气和H2气流量的增加,导致电弧
电压的增加,功率的增大,有利于获得夹杂物少、致密和均
匀的涂层,涂层的耐磨性能也越好。但是Ar气流量过大,会
使离子浓度减小,焰流温度和热烩会有所降低,等离子焰流
速度变大,粒子在焰流中加热时间变短,粉末熔化不均匀,
涂层组织疏松,孔隙率增大,涂层耐磨性能恶化。
比剥落坑深得多。
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分析认为，接触应力导致的涂层内部剪切应力变化是
涂层产生上述失效的主要原因。低接触应力条件下，涂层
内部和界面处的剪切应力较小，无法有效地破坏涂层的内
聚或涂层与基体的结合，主要发生轻微的表面点蚀或剥落
等近表层失效;高接触应力条件下，涂层与基体界面上的
剪切应力增大，过大的界面剪切应力使涂层界面上的缺陷
效模式的发生。
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5）结合强度
涂层/基体的结合强度是影响涂层服役持久性的重要
指标，通过疲劳试验可以发现，结合强度较低的涂层，以
快速而严重的分层失效为主，涂层寿命较短，且分散程度
高；而结合强度较高的涂层主要发生表面磨损和剥落失效，
涂层寿命较长，且分散程度低，易于进行寿命预测。
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6）接触应力
涂层表面粗糙度是指涂层工作状态下的接触表面的光
滑程度。粗糙度较高的涂层接触疲劳寿命较低，反之寿命
较高。分析认为，在相同的润滑条件下，粗糙度较大时，
由于涂层润滑不充分，表面微凸体相互挫伤，形成局部裂
纹，裂纹扩展最终导致磨削后涂层中出现表面磨损、剥落
等近表层失效，涂层寿命短；粗糙度较小时，涂层滑条
件良好，对摩副分离充分，表面未受到直接冲击，近表面
防腐、耐高温等性能的表面防护涂层，提高工件的使用寿
表面等离子喷涂
表面等离子喷涂1. 概述表面等离子喷涂是一种常用的表面处理技术，通过使用等离子体生成的高能粒子对物体表面进行涂覆，以改善其性能和外观。
本文将介绍表面等离子喷涂的原理、应用领域以及未来发展方向。
2. 原理表面等离子喷涂的基本原理是利用等离子体产生的高能粒子对物体表面进行喷射。
这些高能粒子可以是离子、电子或中性气体分子。
在喷射过程中，这些高能粒子与物体表面发生碰撞并附着，形成一层均匀、致密的涂层。
3. 工艺流程表面等离子喷涂的工艺流程包括以下几个步骤：3.1 前处理在进行表面等离子喷涂之前，需要对待处理物体进行前处理。
这包括清洗、除油、除锈等步骤，以确保物体表面干净，并且没有杂质和污染物。
3.2 等离子生成通过加入适当气体，如氩气、氮气等，在真空或大气环境下产生等离子体。
等离子体可以通过射频放电、直流放电或微波放电等方式生成。
3.3 等离子喷涂在形成稳定的等离子体后，将待处理物体放置在喷涂室中，并通过控制喷涂参数，如喷涂距离、喷涂速度、喷涂角度等，将高能粒子喷射到物体表面。
高能粒子与物体表面发生碰撞并附着，形成一层均匀、致密的涂层。
3.4 后处理完成等离子喷涂后，需要进行后处理。
这包括退火、固化等步骤，以提高涂层的结晶度和附着力。
4. 应用领域表面等离子喷涂技术在许多领域都有广泛应用。
以下是一些常见的应用领域：4.1 汽车工业在汽车工业中，表面等离子喷涂技术可用于制造汽车零部件的保护性和装饰性涂层。
例如，在发动机部件上使用陶瓷涂层可以提高其耐磨性和耐腐蚀性。
4.2 航空航天工业在航空航天工业中，表面等离子喷涂技术可用于制造飞机发动机叶片、涡轮等部件的高温涂层。
这些涂层可以提高零部件的抗氧化性能和耐高温性能。
4.3 电子工业在电子工业中，表面等离子喷涂技术可用于制造半导体器件、显示屏等的保护性涂层。
这些涂层可以提高器件的稳定性和寿命。
4.4 医疗器械在医疗器械领域，表面等离子喷涂技术可用于制造人工关节、牙科种植体等的生物相容性涂层。
等离子喷涂失效分析
在进行涂层结构设计时，应充分考虑涂层的厚度、孔隙率、晶粒尺寸等因素，以确保涂 层具有足够的韧性和耐腐蚀性。同时，应避免设计过于复杂的结构，以降低涂层开裂、
剥落等失效风险。
选择合适的喷涂材料
总结词
选择合适的喷涂材料是防止等离子喷涂失效的重要措 施之一，材料的质量和性能直接影响涂层的可靠性和 使用寿命。
等离子喷涂失效分析
目录
• 等离子喷涂原理及特点 • 等离子喷涂失效现象及原因 • 等离子喷涂失效分析方法 • 等离子喷涂失效防止措施 • 等离子喷涂失效分析案例
01
等离子喷涂原理及特点
等离子喷涂技术介绍
等离子喷涂技术是一种先进的表面处理技术，利用等离子弧的高温、高速和高能密度等特性，将金属 、陶瓷等粉末状材料熔化并高速喷射到基材表面，形成一层具有特殊性能的涂层。
VS
详细描述
在等离子喷涂过程中，如果喷涂参数控制 不当或涂层太厚，会导致涂层内部产生过 多的孔隙。这些孔隙不仅会影响涂层的外 观和性能，还可能成为腐蚀介质进入涂层 的通道，加速涂层的失效。
涂层硬度不足
总结词
涂层硬度不足可能是由于喷涂材料选择不当 或喷涂工艺参数控制不严格所导致。
详细描述
等离子喷涂材料的种类和成分对涂层的硬度 有很大影响。如果选择不当，可能会导致涂 层硬度不足。此外，喷涂工艺参数如喷枪距 离、喷涂速度和电流等也会影响涂层的硬度。 如果这些参数控制不严格，也可能导致涂层 硬度不足。
涂层厚度可控
生产效率高
通过调整喷涂参数，可以控制涂层的厚度 和均匀性，满足不同应用需求。
等离子喷涂技术可以实现连续作业，提高 生产效率，降低生产成本。
等离子喷涂技术的应用领域
01
航空航天领域
等离子喷涂
②转移弧：电弧离开喷枪转移到被加工零件上的等离子弧。这种情况喷嘴不接电源，工件接正极，电弧飞越 喷枪的阴极和阳极（工件）之间，工作气体围绕着电弧送入，然后从喷嘴喷出。
等离子切割，等离子弧焊接，等离子弧冶炼使用的是这类等离子弧。
③联合弧:非转移弧引燃转移弧并加热金属粉末，转移弧加热工件使其表面产生熔池。这种情况喷嘴，工件均 接在正极。
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，与自由电弧相比较，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。
按接电方法不同，等离子弧有三种形式：
①非转移弧：指在阴极和喷嘴之间所产生的等离子弧。这种情况正极接在喷嘴上，工件不带电，在阴极和喷 嘴的内壁之间产生电弧，工作气体通过阴极和喷嘴之间的电弧而被加热，造成全部或部分电离，然后由喷嘴喷出 形成等离子火焰(或叫等离子射流)。
特点
等离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。
等离子的形成
（以N2为例）： 0°k时，N2分子的两个原子呈哑铃形，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。
2023年等离子喷涂材料行业市场前景分析
2023年等离子喷涂材料行业市场前景分析等离子喷涂材料是一种高性能涂层材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑、电子、军工等众多领域。
随着我国高端装备制造业的不断发展，等离子喷涂材料行业市场前景广阔。
一、行业市场现状当前，国内等离子喷涂材料市场逐步成熟，已形成了一定规模和较为固定的市场份额。
随着市场竞争加剧，企业之间加强了产品质量、技术创新和服务水平。
同时，国内企业加大了对研发和创新的投入，不断提高等离子喷涂材料的品质和应用领域。
二、市场需求分析由于等离子喷涂材料具有轻质、高强、高温、抗腐蚀、耐磨损等优良性能，因此在航空航天、汽车、船舶、建筑、电子、军工等领域中广泛应用。
我们可以看到，这些领域的发展需求将直接促进等离子喷涂材料的需求和市场。
例如，在航空航天领域，随着我国民航产业的不断发展，航空企业对等离子喷涂材料的需求将会不断增加；在汽车行业中，随着智能化、新能源和轻量化的发展，等离子喷涂材料的应用将会不断扩大；在军工领域中，等离子喷涂材料的高温、高强、高耐磨等性能使其成为抗压能力强的材料，很受军方欢迎，因此需求前景广阔。
三、市场竞争状况当前，国内等离子喷涂材料市场竞争不断加剧。
伴随着市场规模的扩大和行业的慢慢成熟，不同级别的企业之间市场份额的竞争日渐激烈，甚至在发展阶段出现了市场垄断的情况。
同时，伴随着国际市场的开拓和行业的国际化趋势，国内企业的市场占有率或将面临压力。
四、市场前景展望总体而言，等离子喷涂材料行业市场前景看好。
随着国家对化学材料行业的大力支持，企业之间的技术竞争和产品质量将不断提高。
同时，随着国家智能制造和高端制造的不断推进，相关领域对高性能材料的需求不断增加，等离子喷涂材料的市场空间将更加广阔。
未来，等离子喷涂材料行业将成为中国制造业的重要组成部分，成为国内化学材料行业的发展热点之一。
激光重熔处理等离子喷涂陶瓷涂层的研究现状及展望
了较大转变 ， 一般有非晶组织 、 固溶度增大的固溶体、 超细共晶组织和细树枝晶组织等 ， 因此激光重熔后的 等离子喷涂层的性能也有较大的改变 。
基体的结合方式由机械结 合为主改为冶金结合为主 ， 层状组织变化 为柱状 组织 ； 激光重熔使 等离子喷涂涂层的热疲劳抗力 、 蚀 耐
性、 耐磨性 、 抗高温氧化性等性 能提 高。 出了激光 重熔等离子喷涂陶瓷涂层 目 指 前存在 的问题 ， 讨了激光重熔等离子喷涂陶瓷涂 探
层易产生裂纹 ， 甚至发生涂层剥落等问题的原因 ， 出了激光重熔技术 的研究方 向。 提 关键词 激光重熔 ； 等离子喷涂涂层 ； 组织 ； 性能
陶瓷涂层的脆 陛和陶瓷液滴冷凝收缩难 以松弛， 产生
产效率高 、 涂层质量好 、 适用范围广等优势［ 解决了 ２ １ ，
难熔材料和陶瓷材料的喷涂问题 ， 目 是 前国内外最常
较大的拉应力ｎ 。 锄 激光重熔处理使原等离子涂层发
生重新熔化和结晶， 涂层的组织结构发生根本变化 。
一
用的表面涂层制备方法 。但是 ， 等离子喷涂陶瓷涂
激光重熔处理等离子喷涂陶瓷涂层的研 究现状及展 望
刘 立群 周 泽 华 王 泽 华 江 少群 丁 莹
（ 海大 学 力学与材料 学院 ， 苏 南京 ２０９ ） 河 江 １０８
摘 要
本文介绍了激光重熔 等离子Ｉ涂 陶瓷涂层 的研究进展 ， 费 并对其进行了展 望。激光重熔使 等离子喷涂涂层致密性提高 ， 与 涂层
层是 由微米级粒子堆积而 成 ， 组织不均 匀 ， 存在孔洞
ＴＡ 基 合金表 面等离子喷涂 Ａ２３１ｗ． ｉ１ ｌ） ３ ｔ （— ％
ＴＯ 涂层 ， ｉ 经激光 重熔 处理后 ， 涂层 晶粒细小 ， 结构
低温等离子喷涂工艺及其应用研究
低温等离子喷涂工艺及其应用研究喷涂技术是一种在工业生产中广泛应用的技术，经过多年的发展，在各个领域都有不同的应用。
而低温等离子喷涂技术是一种新兴的喷涂技术，具有优异的性能，因此备受关注，也成为了当前研究的热点之一。
本文将详细阐述低温等离子喷涂工艺及其应用研究。
一、低温等离子喷涂技术的原理低温等离子喷涂技术是将激光等离子体应用于喷涂过程中的技术，其原理是利用电极和放电间隙中的强电场将原材料转化为等离子体，形成高温、高压和高速的等离子束，通过等离子束喷涂到基材上，形成一层均匀的涂层。
低温等离子喷涂技术可以形成高密度、高粘合力、高耐磨、高防腐等多种优异性能的涂层。
二、低温等离子喷涂工艺的特点1.低温：与其他喷涂技术相比，低温等离子喷涂技术温度较低，不会导致基材变形、退火等问题，能够有效地保护基材。
2.快速：低温等离子喷涂技术可以在很短的时间内形成厚度不等的涂层，赋予基材以新的性能，节省了时间和成本。
3.高效：低温等离子喷涂技术可以在各种基材上形成均匀且密实的涂层，不受材料的限制，具有高效的特点。
4.节能环保：低温等离子喷涂技术采用的是低温等离子化的原理，没有化学反应和有机溶剂的出现，很少产生废气和垃圾，节能环保。
三、低温等离子喷涂技术在各个领域的应用研究1.航空航天：低温等离子喷涂技术可以喷涂各种金属、合金和陶瓷材料，可以在机身表面、引擎内部和机翼表面等多个部位形成保护涂层，提高飞机的性能和安全性。
2.医疗器械：低温等离子喷涂技术可以喷涂纯钛、钛合金等多种材料，可以应用于人体骨科种植手术、口腔种植手术等领域，同时也可以用于制造假肢、矫形器等医疗设备。
3.电子器件：低温等离子喷涂技术可以喷涂导电材料，可以应用于扁平电池、电解电容器、热电偶等电子器件的制造中，提高了器件性能。
4.汽车零部件：低温等离子喷涂技术可以形成高粘合力、高耐磨、高抗腐蚀的涂层，可以用于汽车制造中的发动机部件、刹车片、齿轮等零部件，延长了汽车零部件的使用寿命。
等离子喷涂技术的应用探讨
等离子喷涂技术的应用探讨近年来，等离子喷涂技术在工业生产领域中得到了广泛应用。
随着科技的不断进步和人们对产品质量的不断追求，等离子喷涂技术的优越性也逐渐被人们所认识。
本文将从等离子喷涂技术的概念、原理、应用及发展前景等方面进行探讨和分析。
一、等离子喷涂技术的概念及原理等离子喷涂技术，是指以等离子体为能量源，将金属、陶瓷、高分子、电子元器件等物质粉体喷涂于基体表面制造复合材料的一种先进表面处理技术。
等离子喷涂是一种高速、高温、高压等特殊条件下进行的表面处理工艺，可以使涂层更加均匀、致密、附着力强，并具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀等特性。
其原理是将粉末物质向等离子炬（即火花等离子体）中送去，经过沉积与熔化压成，最终形成涂层。
这种技术主要是利用等离子炬的高温、高能量和高速度的特性，使其能够对喷涂粉末进行熔化和沉积。
通过这种方法，可以获得高品质、高性能、高附着力、高热稳定性和抗腐蚀性能强的涂层。
二、等离子喷涂技术的应用及优势等离子喷涂技术在现代工业领域中已得到了广泛应用。
下面我们来详细探讨一下其在业界中的应用及优势：1.在航空航天、船舶、汽车、机械、建筑和电子等行业中，等离子喷涂技术已成为高性能涂层的重要制备方法，以实现产品表面涂层的均匀性、致密性和附着力的增强，减少干涉和腐蚀等问题。
2.等离子喷涂技术也广泛应用于环保领域，铝合金和镁合金是汽车工业常用材料之一，使用等离子喷涂技术打上涂层后，能够极大地降低汽车雾霾产生量，减少空气污染。
3.在医药领域中使用等离子喷涂技术也越来越受到重视，有些药品需要用到所谓的纳米粉末，并且这些纳米粉末必须在医药中发挥其最佳作用和性能。
等离子喷涂技术能够在纳米粉末的颗粒尺寸控制上达到很高的精度和稳定性。
4.等离子喷涂技术还可以通过升高材料表面温度和充电、中性气体、惰性气体等气溶胶辅助熔化工艺，改善材料本身的表面性质和物理机械性质，增加材料的耐磨性、耐腐蚀性、防腐能力等。
三、等离子喷涂技术的发展前景随着新材料、新技术、新工艺的不断涌现，等离子喷涂技术在各种方向产生广泛应用。
等离子喷涂法制备纳米粉体的优势和挑战
等离子喷涂法制备纳米粉体的优势和挑战等离子喷涂法制备纳米粉体的优势和挑战等离子喷涂法是一种制备纳米粉体的重要方法，它通过高温等离子体喷涂技术将纳米粒子喷涂到基底材料上，以形成纳米粉体薄膜。
这种方法具有许多独特的优势和挑战。
首先，等离子喷涂法具有较高的沉积效率。
在等离子体喷涂过程中，纳米粒子可以被快速喷涂到基底表面上，形成均匀的纳米粉体薄膜。
与其他制备方法相比，等离子喷涂法的沉积效率较高，能够提高生产效率和节约材料成本。
其次，等离子喷涂法可以制备具有优异性能的纳米粉体薄膜。
纳米粒子具有较大比表面积和较高的活性，因此纳米粉体薄膜具有优异的力学、光学和电学性能。
利用等离子喷涂法，可以制备出具有高硬度、高导电性和高光学透明性等特点的纳米粉体薄膜，广泛应用于涂层、光电器件和传感器等领域。
此外，等离子喷涂法具有较好的可控性和适应性。
通过调节喷涂工艺参数，如喷涂速度、喷涂距离和喷涂角度等，可以实现对纳米粒子沉积行为的精确控制，从而调控纳米粉体薄膜的微观结构和性能。
此外，等离子喷涂法可以适用于多种基底材料，如金属、陶瓷和塑料等，具有较好的适应性和广泛的应用范围。
然而，等离子喷涂法在纳米粉体制备过程中也面临一些挑战。
首先，纳米粒子的聚集和疏散行为在喷涂过程中很难控制，容易导致纳米粉体薄膜的非均匀性和孔隙度较高。
其次，等离子喷涂过程中的高温环境可能对纳米粒子的大小和结构产生影响，进而影响薄膜的性能。
此外，纳米粉体薄膜的附着力和抗腐蚀性也是需要进一步优化的问题。
综上所述，等离子喷涂法作为一种制备纳米粉体的方法，具有许多优势和挑战。
通过充分发挥其高沉积效率、优异性能和可控性，同时解决聚集、非均匀性和附着力等问题，等离子喷涂法有望成为纳米技术领域的重要工艺，并在涂层、光电器件和传感器等领域发挥重要作用。
等离子喷涂技术简介及其应用前景
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等离子喷涂技术应用
（1）纳米涂层
等离子喷涂技术作为一个传统的涂层制备手段用于喷涂纳 米涂层具有独特的优势。如低成本、高效率，适于工业化 生产，所得涂层硬度高、耐磨性好、与基体结合强度高。
不同载荷下微米AT13涂层与纳米13AT涂层的磨损体积损失比较图
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等离子喷涂技术应用 (a)双层涂层(DC)
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等离子喷涂技术分类
根据工作介质的不同，可分为：气体稳定等离子喷涂和 液体稳定等离子喷涂。
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等离子喷涂技术分类
(1)大气等离子喷涂
大气等离子喷涂是用Ar、N2、H2作为离子气，经电离 产生等离子高温射流，将输入的材料熔化或熔融喷射到 工件表面形成涂层的方法。大气等离子喷涂主要用于制 备金属陶瓷、金属和陶瓷涂层。
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等离子喷涂介绍
（5）水冷系统 水冷系统是向喷枪供给一定压 力和足够流量冷却水的装置， 供水装置包括增压水泵和热交 换器。
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等离子喷涂介绍
（6）气体供给系统 供气系统包括工作气和送粉器的供气系统，主要由气瓶、 减压阀、储气筒、流量计等 组成。
储气瓶
减压阀
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流量计
主要内容
等离子喷涂介绍 等离子喷涂技术分类 等离子喷涂技术特点 等离子喷涂技术应用 问题及展望
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等离子喷涂技术应用
（3）生物功能涂层
将等离子喷涂HAP（生物羟基活性石灰石）粉末在金属基 体上（一般为Ti基金属）形成生物涂层既突出了HAP良好 的生物活性又利用了金属材料优秀的力学性能，避免了 HAP的脆性和疲劳敏感性的问题。
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等离子喷涂技术应用
（4）其它方面的应用
除了上述应用外，等离子喷涂还应用于：超导涂层，非晶 、准晶涂层等涂层的制备。
国内外等离子喷涂设备现状及发展趋势
国内外等离子喷涂设备现状及发展趋势随着科学技术的不断进步和应用的不断拓展，等离子喷涂技术作为一种先进的表面涂装技术，受到了广泛的关注和应用。
等离子喷涂设备是实现等离子喷涂技术的关键工具，它在国内外都有较为广泛的应用。
本文将从国内外等离子喷涂设备的现状和发展趋势两个方面进行探讨。
一、国内等离子喷涂设备现状国内等离子喷涂设备的研发和生产已经取得了显著的进展。
国内一些大型企业和研究机构已经能够自主设计和制造等离子喷涂设备，并且能够满足不同行业的需求。
国内等离子喷涂设备的主要类型包括磁控溅射喷涂设备、电弧等离子喷涂设备和射频等离子喷涂设备等。
这些设备在材料选择、工艺参数调节和喷涂效果控制等方面都具有一定的优势。
国内等离子喷涂设备主要应用于航空航天、汽车制造、电子器件、工程机械、新能源等领域。
在航空航天领域，等离子喷涂技术被广泛应用于航空发动机叶片、涡轮盘和导向叶片等关键部件的表面保护。
在汽车制造领域，等离子喷涂技术可以提高汽车发动机的燃烧效率和耐磨性能。
在电子器件领域，等离子喷涂技术可以提高电子元器件的散热性能和耐腐蚀性能。
在工程机械领域，等离子喷涂技术可以提高工程机械的使用寿命和工作效率。
在新能源领域，等离子喷涂技术可以应用于太阳能电池板和燃料电池等领域。
二、国外等离子喷涂设备现状与国内相比，国外等离子喷涂设备的研发和应用更为成熟。
一些发达国家在等离子喷涂设备的设计和制造方面具有较大的优势。
国外等离子喷涂设备的主要类型包括磁控溅射喷涂设备、电弧等离子喷涂设备、射频等离子喷涂设备和电子束等离子喷涂设备等。
这些设备在材料选择、工艺参数调节和喷涂效果控制等方面都具有较高的精度和稳定性。
国外等离子喷涂设备主要应用于航空航天、能源、医疗器械、电子器件和汽车制造等领域。
在航空航天领域，等离子喷涂技术被广泛应用于航空发动机叶片、涡轮盘和导向叶片等关键部件的表面保护。
在能源领域，等离子喷涂技术可以应用于火力发电设备和核电设备等领域。
等离子喷涂典型故障分析(修改)
等离子喷涂设备典型故障分析设备处二级专家高虹摘要: 本文从等离子喷涂设备的结构出发,对此类设备的工作原理及控制过程进行阐述, 并针对两类典型案例进行具体分析, 总结了故障分析思路、解决方案及措施，对于等离子喷涂设备的维修管理工作具有一定的借鉴和参考价值。
1 等离子喷涂设备简述：1．1 等离子喷涂设备工作原理等离子喷涂设备是利用非转移型等离子弧作为热源，将涂敷材料加热到熔融或半熔融状态，以较高的速度喷射到预先处理过的零件表面，形成涂层，以提高零件表面的耐高温、耐腐蚀、抗氧化的性能。
如图1所示：图1 等离子喷涂工作原理示意图1—氩气、氢气、氦气、氮气及其混合物作为工作气体2—从喷枪的喷嘴中喷出的等离子弧，速度达到声速3，4—给喷枪加入粉末化的喷涂材料连同载运气体5—工件1．2 等离子弧的形成喷枪的喷嘴（阳极）和电极（阴极）分别接整流电源的正、负极，见图2，然后向喷枪供给一定压力和流量的工作气体（氩气、氦气、氢气或氮气），这时接通高频引弧装置在喷嘴与电极之间产生高频火花，从而引燃直流电弧，电弧使工作气体电离，形成由气体原子、正离子和电子组成的等离子体，进一步形成等离子弧，这时工作气体迅速热膨胀，从喷枪的喷嘴喷出，同时由载气将粉末状的喷涂材料送入焰心，在高达20 000 C的高温下熔化而喷射在工件表面上，形成涂层。
图2 等离子弧的形成1．3 设备的构成等离子喷涂设备主要由以下几大部分组成：整流电源、高频振荡器（引弧装置）、喷涂控制柜、送粉装置、喷枪、水循环热交换器及气源等，辅助设备包括通风（除尘）装置、带动喷枪运动的机械手、带动工件运动的转台等。
如图3所示：图3 等离子喷涂设备组成示意图与普通的数控设备相比较，等离子喷涂设备不仅仅包含电气控制部分，还包括工作气体控制部分。
其中电气控制包括冷却水循环控制、整流电源工作状态控制以及对高频引弧装置、送粉器、抽风装置等进行控制，每一部分的控制均按喷涂工艺要求依一定的程序顺序进行，同时通过检测、反馈信号和电路上的联锁保护环节使各部分控制在一定条件下安全、可靠地进行，其中任一部分发生故障都会引起联锁反应，停机报警；工作气体控制系统主要是根据工艺参数要求为喷枪提供一定压力和流量的工作气体，并在工作过程中实现动态监控，一般采用质量流量计作为流量检测，通过流量控制阀调节工作气体的流量，是一个闭环的控制过程。
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等离子喷涂的常见工艺问题及展望
摘要:本文介绍了等离子喷涂设备的含义及其适用范围,并对等离子喷涂的几个工艺问题进行了着重分析,综合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况,指出了等离子喷涂技术的发展方向。
关键词:等离子喷涂测量技术应用发展
等离子喷涂是一种多用途的精密喷涂方法。
由于以电弧等离子体为热电源,故能量集中,喷涂温度高达16600 °C(通常使用温度约6000～11000 °C),但传递给基体材料的热量却不多。
几乎任何一种材料都能采用等离子喷涂。
目前有多达150种以上的如金属、陶瓷、塑料、等等都可采用等离子喷涂技术。
等离子喷涂的热源能量水平较高,热能传递到粉末粒子时周围气氛的温度降低很少,因而能使粉末粒子获得有效的加热。
此外,由于粉末粒子在等离子“火焰”中的加热时间可以控制,不仅难熔材料能获得有效的加热,某些热稳定性差的材料也能免于氧化和烧损。
等离子喷涂还具有喷射速度高、涂层致密、孔隙率低、粘结强度高等优点。
因此,近几十年来,其技术进步和生产应用发展很快,已成为热喷涂技术的最重要组成部分。
本文着重就近年来等离子喷涂技术的几个工艺问题的研究现状与发展概况进行深入探讨。
1 等离子喷涂技术的特点
等离子喷涂是利用等离子火焰来加热融化喷涂粉末使之形成涂层。
等离子喷涂工作气体常用Ar或,在加入5%～10%的,气体进入电
极腔的弧状区后,被电弧加热离解形成等离子体,其中心温度高达15000 K以上,并高速喷打在经过粗化的洁净零件表面产生塑性变形,粘附在零件表面。
各熔滴之间依靠塑性变形而相互钩接,从而获得结合良好的层状致密涂层。
由于等离子喷涂火焰温度和速度极高,几乎可以熔化并喷涂任何材料,形成的涂层结合强度较高,孔隙率低且喷涂效率高、使用范围广等很多优点,故在航空、冶金、机械、机车车辆等部门得到广泛的应用,在热喷涂技术中等离子喷涂占据着重要的地位。
2 等离子喷涂的应用的几个工艺问题
2.1 温度控制
2.1.1 预热
与氧—乙炔火焰喷涂一样,在等离子喷涂前对工件进行适当的预热,是提高涂层结合强度的一个有效措施。
但是,为了防止工件表面受热氧化,一般情况下,预热温度100～150 °C,最高不超过250 °C。
2.1.2 喷涂过程中工件及涂层的温升控制
在等离子喷涂过程中,必须控制工件或涂层的温度。
其原因在于控制涂层应力,防止工件变形,减少涂层和工件氧化等。
对于较大的或导热条件好的工件,可用快速移动喷枪或工件的方法,防止产生局部过热点,就能解决过热问题。
用吹风进行辅助冷却也是一种控制工件和涂层温升的常用方法。
冷却气流应针对工件上喷涂点附近的不喷涂部位,应当强调指出的是,冷却气流的介质对涂层和工件不应产生有害的影响,而且保证清洁干燥、无油。
否则,它会玷污工件或涂层,影响结合强度和涂层质量。
另一种控制工件和涂层温升的方法是“间歇喷涂”,即进行短时间的喷涂,待工件散热冷却到安全温度后再喷涂,这样交替地喷、停,也能控制工件和涂层的过热,达到控制应力,不至于破坏涂层结合的目的。
2.2 内径表面的喷涂
在工件外径表面上喷涂,涂层中的自然收缩应力有利于涂层与基体的结合。
在工件内径表面上喷涂,涂层中的收缩应力对涂层基体的结合是不利的。
在喷涂较薄的内径表面涂层时,不会产生特殊的问题。
然而,涂层较厚时,特别是喷涂具有高收缩的材料时,则会严重影响涂层与基体的结合。
除了因收缩而可能产生不利于涂层与基体的结合之外,内径表面喷涂还存在着过热和灰尘污染问题。
在喷涂内径表面时,一般全部热量集中在一个较小的面积上,而外加冷却的可能性又常常受到限制。
尤其是喷涂陶瓷热障材料时,过热问题就特别严重。
因此,必须采用辅助通风。
喷涂的孔如果两端是敞开的,空气可通过两端通孔进行冷却,
并能清除喷涂中产生的灰尘。
当喷涂盲孔时,不仅需要散热,而且还要除尘。
因此,常常需要用辅助通风管伸到盲孔里,从孔底供给新鲜空气,使喷涂表面得以适当的通风。
在喷涂内径表面时,要适当地提高工件的预热温度,使基体结构产生预膨胀,以弥补涂层冷却时的收缩,提高涂层与基体的结合强度。
在操作时采用快速多次扫过的喷涂法,既可以在表面未严重污染之前把基体盖住,又可以避免产生热点。
2.3 阶梯涂层
阶梯涂层是由许多薄层(0.05～0.1 mm)组成的,或者是在整个喷涂过程中,连续改变混合涂层材料中两种成分的比例。
为了达到喷涂连续阶梯涂层的目的,采用双送粉器和双送粉口喷嘴的等离子喷枪,可以喷涂出连续改变粉末成分比例的涂层,没个送粉器有单独的送粉速度控制装置,因此，两种成分的比例在喷涂过程中可以连续地改变。
2.4 低压等离子喷涂
在大气中,等离子喷涂用的火焰是紊流。
焰流一离开喷嘴就从周
围吸入大量空气。
距离喷嘴越远,吸入空气越多。
通常在100 mm喷距时,吸入空气量可占等离子体的90%这样就使得喷涂材料氧化。
为防止工件基体的氧化,解决一些有毒材料(如铍及氧化铍)不能再大气下喷涂的问题,所以,目前一些工业发达国家正发展低压等离子喷涂工艺和设备,我国也已开始研究这种喷涂工艺和设备。
低压等离子喷涂就是在低真空下进行等离子喷涂,它具有下列优点:(1)涂层均匀、致密,抗腐蚀性好,纯度高;(2)涂层沉积率高,喷涂室真空度为40～50托时,沉积率为3～4 kg/时;(3)涂层结合强度高;(4)操作环境噪声低,无粉尘。
3 等离子喷涂技术的发展趋势与展望
3.1 等离子喷涂技术的发展趋势
等离子喷涂技术作为一种先进的工业技术,在近代工业中地位越来越重要,应用范围也在随着高新技术的发展而不断扩展,但仍存在许多问题需要解决,有以下几方面的发展趋势或方向。
(1)研制全方位微电脑控制的高能、高速、高焓的新型等离子喷涂设备。
深入研究探索新的诊断技术,利用现代测试技术,探索应用神经网络和模糊控制策略,实现等离子喷涂过程的智能控制,完善喷涂过程的实时诊断。
(2)合理选择喷涂工艺,优化工艺参数,改善粉末受热和熔化状态,减少环境对高温粒子的污染和氧化,从而形成性能优异的涂层。
利用激光、超声波等现代技术,研究并应用复合工艺,使涂层结构更趋完善。
(3)进一步研究涂层的形成机理、孔隙形成机理,寻求消除或减少孔隙率的方法,以及研究涂层与基体的结合机理等,提高涂层结合强度。
(4)等离子弧或等离子火焰产生时,发出强烈的噪声损伤操作人员听觉器官,并辐射出红外、紫外线等,对人眼、皮肤伤害极大。
因此,需研究开发出能有效防止光辐射、高噪音、有害衍生气体、粉尘及有害物质的新型等离子喷涂机,从而从根本上改善工作环境。
3.2 等离子喷涂技术的展望
等离子喷涂在传统的耐磨、耐热、抗氧化腐蚀方面已经有了广泛的应用,近年来正试图在生物、超导和复合材料等高科技领域发挥特长,而且取得了一定的应用。
在喷涂工艺设备方面,发展了超音速等离子喷涂、三阴极等离子喷枪等,提高了喷涂粒子的熔化程度、速度;应用低压等离子喷涂和用液料的等离子喷涂等,可以控制涂层的相结构和晶粒尺寸;而微弧等离子喷涂使等离子喷涂设备向小型化发展。
等离子喷涂参数多达几十种,而且很多参数之间相互影响,如何对喷涂工艺的控制实现智能化,并对喷涂过程实施在线反馈控制做出及时调整是一个有待深入解决的问题。
另外由于等离子涂层硬度较高,
所以必须提高涂层的厚度控制技术,使之近终形成型,尽量减少涂层的精加工过程。
随着等离子喷涂技术,设备和工艺的不断改进和完善,进一步提高效率降低成本,并与其他的表面技术复合来扬长避短,这项技术将会有更加广阔的推广使用前景。
参考文献
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