实验1-等离子喷涂
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2.微电子工业
金属板(如铜、铝、钢)上喷涂绝缘陶瓷涂层,具有高热导率的金属能将强 电流所产生的热发散,陶瓷涂层提供很好的介电绝缘性能。在铜板上喷涂 Al2O3陶瓷涂层,其总热导率比在相同厚度铜板上烧结氧化铝层的总热导 率高五倍,十分有利于集成电路板的散热和提高功率。
3.生物医学
喷涂生物医学功能陶瓷涂层,具有以下特点:①对生物体无毒,适于体内
气体使用方式
基本参数 单相AC220V、50Hz
200W PLC控制 氩气、氮气0.7MPa
2m3/h 氢气、氦气0.5MPa
0.5MPa
氩气、氩气+氢气、氮气、氮气、+氢气、氩气+氦气 、氮气+氦气
DH-1080等离子喷涂系统电源技术参数
项目内容 输入电源 额定输入功率 输出空载电压 工作电流 工作电压 电源特性 电流精度 负载率
(2)转移型弧。工件接电源正极,钨极接电源负极,电 弧建立在钨极和工件之间,用于金属切割、粉末堆焊等。
(3)联合型弧。喷嘴和工件接电源正极,钨极接电源负 极,非转移型弧和转移型弧并存的等离子弧。联合型弧亦 可用于喷涂。
➢等离子弧的工作气体:
产生等离子弧的工作气体(又称等离子气),常用的有氮、 氢、氩、氦。具体选用哪种气体或用哪几种组成混合气体作 为工作气体,要视具体工艺要求,同时兼顾价格来定。
可采用等离子喷涂的方法制备各种具有耐磨、耐腐蚀、耐热、耐氧化、 导电、绝缘等优异性能的涂层,操作简便、速度快、效率高。
适用于各种基体,对金属和非金属的表面均可进行喷涂。 喷涂零件的尺寸范围宽,既可作大面积的喷涂,也可对大型构件做局部
喷涂;既可用于产品制造,也可用于旧件修复等。 制备的涂层孔隙率及结合强度均优于常规的火焰喷涂,尤其对制备高熔
安全使用。②对生物体和细胞有良好的适应性和亲和性,不会产生副作用
。③耐人体体液腐蚀。④耐长期使用过程中的磨损。⑤具有人体运动所必
须的强度、韧性等力学性能。⑥喷涂层的多孔,性和粗糙表面,有利于生
物体组织向人工骨骼表而的生长和亲和。
化纤纺织滚筒等离子 喷涂Al2O3+TiO2 陶瓷
滚轴等离子喷涂Cr2O3陶瓷
送粉气流推动粉末进入等离子射流后,被迅速加热和加速,形成熔融或 半熔融的粒子束,撞击到经预处理的基材表面,在基体表面流散、变形 、凝固,后来的熔融粒子又在先前凝固的粒子上层层叠压,形成涂层。
2. Application
等离子喷涂是热喷涂的一个重要分支,特点是火焰流温度高,能熔化几 乎所有材料,因而喷涂用材广泛。
(1)热压缩效应
由于水冷紫铜喷嘴孔道内壁温度很低,流经喷嘴内壁附近的气体受到冷 却,形成薄层冷气膜,其电离度很低,导电性差,迫使等离子弧集中流 过电离度高的中心部位,电弧受到冷却气流的压缩的现象。
(2)自磁压缩效应
电弧电流有一定的流向,弧柱相当于一束电流方向相同的平行导体。由 于平行导体间电磁力的相互作用,使弧柱各部位都受到指向弧柱轴线的 压缩力作用,弧柱直径进一步缩小。这种现象是由于电弧自身的磁场产 生的,故称为自磁压缩效应。
实验使用的设备型号是DH-1080型等离子喷涂系统。 DH-1080等离子喷涂系统可分为六大组件:电源;喷枪 (机装或手工);控制柜;转接箱;送粉器;冷水机组。
➢DH-1080等离子喷涂系统控制柜参数
项目内容 输入电源 输入功率 控制类型 主气类型及压力 主气最大耗量 次气类型及压力 空气及压力
大球阀喷涂Cr2O3陶瓷防磨层
高压球阀喷涂CCR-Al2O3陶瓷
管道表面的现场修复
多孔Ti颗粒涂层 ➢强生公司
➢Striker公司 多孔Ti颗粒涂层
羟基磷灰石涂层 ➢Zimmer公司
3. Plasma
等离子体:指气体部分或全部电离(电弧放电、辉光放电、高频放
电、光致电离),形成正、负离子数量相等而整体呈中性的导电体,是 继固体、液体、气体之后物质的第四态。 等离子体是一个广义的概念。等离子喷涂技术中所叙述的等离子体是指 气体经过压缩电弧后形成的高温等离子体,亦称热等离子体。 用于喷涂的等离子电弧(简称等离子弧)一般都是用等离子弧发生器产 生的压缩电弧。一般阴极采用钨铈或钨钍合金材料,喷嘴阳极采用紫铜 。压缩电弧的形成是热压缩效应、自磁压缩效应和机械压缩效应联合作 用的结果。
(3)机械压缩效应
等离子是通过等离子喷枪的喷嘴喷射出来,水冷紫铜喷嘴孔径的大小限 制了等离子弧弧柱的直径大小。喷嘴孔径越小,孔道越长,对弧柱的压 缩越强,弧柱直径越小,这种对弧柱的压缩现象称为机械压缩效应。
➢等离子弧几种作用形式:
(1)非转移型弧。喷嘴接电源正极,钨极接电源负极, 电弧建立在钨极和喷嘴内表面之间,等离子焰流从喷嘴内 喷出,可用于喷涂、切割等。
点的金属涂层及陶瓷涂层有更大的优越性。
1.高温超导体制件
超导陶瓷涂层的优点:沉积速率高,容易制备厚涂层和大而积涂层,能够 喷涂具有复杂形状的超导制件,可直接在大气中喷涂,不需保护气体。等 离子喷涂钇钡铜氧(YBaCuO)、铋锶钙铜氧(BisrCaCuO)超导陶瓷涂层, 都已有应用成功的报道。在磁屏蔽、微波元件、各类传感器和量子电子器 件等方面,展示出很好的应用前景。
等离பைடு நூலகம்热喷涂
材料学院-王庆良
➢等离子热喷涂设备
1. Indruction
等离子喷涂:
以非转移的等离子弧为热源,喷涂材料以粉末形式送入焰流中制备涂层 的一种方法。
喷枪的电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接整流电源的负、正极,向喷 枪供给工作气体,通过高频火花引燃电弧,气体被加热到很高的温度( 约15000K)而电离,在机械压缩效应、自磁压缩效应和热压缩效应的作 用下,从喷嘴喷出,形成高温高速等离子射流。
基本参数 3相AC380V、50Hz 80KW 60V 0~800A 30-85V 恒流源 <1% 80%
氮气作为等离子工作气体,其具有较高的热焓值,且具有较 高的热效率。来源方便,价格便宜,成为等离子喷涂中最常 用的工作气体。由于氮气保护性差,因此在喷涂易氧化的粉 末时,是不用的。
在氮气中加入5%~20%的氢气作为等离子喷涂的工作气 体,将有助于提高等离子弧的工作电压和喷枪的使用功率。
4. Plasma spraying equipment
金属板(如铜、铝、钢)上喷涂绝缘陶瓷涂层,具有高热导率的金属能将强 电流所产生的热发散,陶瓷涂层提供很好的介电绝缘性能。在铜板上喷涂 Al2O3陶瓷涂层,其总热导率比在相同厚度铜板上烧结氧化铝层的总热导 率高五倍,十分有利于集成电路板的散热和提高功率。
3.生物医学
喷涂生物医学功能陶瓷涂层,具有以下特点:①对生物体无毒,适于体内
气体使用方式
基本参数 单相AC220V、50Hz
200W PLC控制 氩气、氮气0.7MPa
2m3/h 氢气、氦气0.5MPa
0.5MPa
氩气、氩气+氢气、氮气、氮气、+氢气、氩气+氦气 、氮气+氦气
DH-1080等离子喷涂系统电源技术参数
项目内容 输入电源 额定输入功率 输出空载电压 工作电流 工作电压 电源特性 电流精度 负载率
(2)转移型弧。工件接电源正极,钨极接电源负极,电 弧建立在钨极和工件之间,用于金属切割、粉末堆焊等。
(3)联合型弧。喷嘴和工件接电源正极,钨极接电源负 极,非转移型弧和转移型弧并存的等离子弧。联合型弧亦 可用于喷涂。
➢等离子弧的工作气体:
产生等离子弧的工作气体(又称等离子气),常用的有氮、 氢、氩、氦。具体选用哪种气体或用哪几种组成混合气体作 为工作气体,要视具体工艺要求,同时兼顾价格来定。
可采用等离子喷涂的方法制备各种具有耐磨、耐腐蚀、耐热、耐氧化、 导电、绝缘等优异性能的涂层,操作简便、速度快、效率高。
适用于各种基体,对金属和非金属的表面均可进行喷涂。 喷涂零件的尺寸范围宽,既可作大面积的喷涂,也可对大型构件做局部
喷涂;既可用于产品制造,也可用于旧件修复等。 制备的涂层孔隙率及结合强度均优于常规的火焰喷涂,尤其对制备高熔
安全使用。②对生物体和细胞有良好的适应性和亲和性,不会产生副作用
。③耐人体体液腐蚀。④耐长期使用过程中的磨损。⑤具有人体运动所必
须的强度、韧性等力学性能。⑥喷涂层的多孔,性和粗糙表面,有利于生
物体组织向人工骨骼表而的生长和亲和。
化纤纺织滚筒等离子 喷涂Al2O3+TiO2 陶瓷
滚轴等离子喷涂Cr2O3陶瓷
送粉气流推动粉末进入等离子射流后,被迅速加热和加速,形成熔融或 半熔融的粒子束,撞击到经预处理的基材表面,在基体表面流散、变形 、凝固,后来的熔融粒子又在先前凝固的粒子上层层叠压,形成涂层。
2. Application
等离子喷涂是热喷涂的一个重要分支,特点是火焰流温度高,能熔化几 乎所有材料,因而喷涂用材广泛。
(1)热压缩效应
由于水冷紫铜喷嘴孔道内壁温度很低,流经喷嘴内壁附近的气体受到冷 却,形成薄层冷气膜,其电离度很低,导电性差,迫使等离子弧集中流 过电离度高的中心部位,电弧受到冷却气流的压缩的现象。
(2)自磁压缩效应
电弧电流有一定的流向,弧柱相当于一束电流方向相同的平行导体。由 于平行导体间电磁力的相互作用,使弧柱各部位都受到指向弧柱轴线的 压缩力作用,弧柱直径进一步缩小。这种现象是由于电弧自身的磁场产 生的,故称为自磁压缩效应。
实验使用的设备型号是DH-1080型等离子喷涂系统。 DH-1080等离子喷涂系统可分为六大组件:电源;喷枪 (机装或手工);控制柜;转接箱;送粉器;冷水机组。
➢DH-1080等离子喷涂系统控制柜参数
项目内容 输入电源 输入功率 控制类型 主气类型及压力 主气最大耗量 次气类型及压力 空气及压力
大球阀喷涂Cr2O3陶瓷防磨层
高压球阀喷涂CCR-Al2O3陶瓷
管道表面的现场修复
多孔Ti颗粒涂层 ➢强生公司
➢Striker公司 多孔Ti颗粒涂层
羟基磷灰石涂层 ➢Zimmer公司
3. Plasma
等离子体:指气体部分或全部电离(电弧放电、辉光放电、高频放
电、光致电离),形成正、负离子数量相等而整体呈中性的导电体,是 继固体、液体、气体之后物质的第四态。 等离子体是一个广义的概念。等离子喷涂技术中所叙述的等离子体是指 气体经过压缩电弧后形成的高温等离子体,亦称热等离子体。 用于喷涂的等离子电弧(简称等离子弧)一般都是用等离子弧发生器产 生的压缩电弧。一般阴极采用钨铈或钨钍合金材料,喷嘴阳极采用紫铜 。压缩电弧的形成是热压缩效应、自磁压缩效应和机械压缩效应联合作 用的结果。
(3)机械压缩效应
等离子是通过等离子喷枪的喷嘴喷射出来,水冷紫铜喷嘴孔径的大小限 制了等离子弧弧柱的直径大小。喷嘴孔径越小,孔道越长,对弧柱的压 缩越强,弧柱直径越小,这种对弧柱的压缩现象称为机械压缩效应。
➢等离子弧几种作用形式:
(1)非转移型弧。喷嘴接电源正极,钨极接电源负极, 电弧建立在钨极和喷嘴内表面之间,等离子焰流从喷嘴内 喷出,可用于喷涂、切割等。
点的金属涂层及陶瓷涂层有更大的优越性。
1.高温超导体制件
超导陶瓷涂层的优点:沉积速率高,容易制备厚涂层和大而积涂层,能够 喷涂具有复杂形状的超导制件,可直接在大气中喷涂,不需保护气体。等 离子喷涂钇钡铜氧(YBaCuO)、铋锶钙铜氧(BisrCaCuO)超导陶瓷涂层, 都已有应用成功的报道。在磁屏蔽、微波元件、各类传感器和量子电子器 件等方面,展示出很好的应用前景。
等离பைடு நூலகம்热喷涂
材料学院-王庆良
➢等离子热喷涂设备
1. Indruction
等离子喷涂:
以非转移的等离子弧为热源,喷涂材料以粉末形式送入焰流中制备涂层 的一种方法。
喷枪的电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接整流电源的负、正极,向喷 枪供给工作气体,通过高频火花引燃电弧,气体被加热到很高的温度( 约15000K)而电离,在机械压缩效应、自磁压缩效应和热压缩效应的作 用下,从喷嘴喷出,形成高温高速等离子射流。
基本参数 3相AC380V、50Hz 80KW 60V 0~800A 30-85V 恒流源 <1% 80%
氮气作为等离子工作气体,其具有较高的热焓值,且具有较 高的热效率。来源方便,价格便宜,成为等离子喷涂中最常 用的工作气体。由于氮气保护性差,因此在喷涂易氧化的粉 末时,是不用的。
在氮气中加入5%~20%的氢气作为等离子喷涂的工作气 体,将有助于提高等离子弧的工作电压和喷枪的使用功率。
4. Plasma spraying equipment