等离子喷涂与表面工程
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表现如下：
1I..3温度等高离、子粒体子的动能各大种。性质
II.作为带电粒子的集合体，具有类似金属的导电 性能。等离子体从整体上看是一种导电流体。
III.宏观电中性：虽然等离子体包含带电粒子（电 子和离子），但在宏观尺度上，由于正负电荷相 当，它处于电中性的平衡状态。因此，在一般情 况下，等离子体是准电中性的。
➢ 2）控制柜
是等离子弧喷涂设备的控制中心，主要功能包括各种水、电、气、 粉路以及运动参数的设置与程序自动控制，系统运行过程监控， 故障报警灯。
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等离子喷涂设备组成示意图
3）等离子喷枪
是集电路—气路—粉路—水路于一体的核心装置。等离子弧喷枪由于多种类 型，按功率大小可分为：①轻型或内孔型枪体，其功率多在40kW以下；②标 准型枪体，其功率为40～80kW；③高能型枪体，其功率在80～200kW；④超 级、水稳型枪体，功率在200kW以上。
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等离子喷枪是等离子弧喷涂的核心装置，它主要 由枪体阴极组件、枪体阳极（喷嘴）组件和绝缘 体。除此，还要包括送粉管件、供气管件、水电 缆及其接口件等。
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➢4）送粉器
是为喷枪提供喷涂粉末的输送装置。
➢5）冷却装置
是为喷枪提供充足的冷却介质，以保证喷枪稳定工作的 换热器。
等离子喷涂与表面工程 （Plasma Spraying ＆ Surface
Engineering）
班级：科学122 学号： 14125079
目录
01
等 离 子 体 概 论
02
等 离 子 喷 涂 技 术
03
等 离 子 喷 涂 的 应 用
04
参 考 文 献
1 等离子体概论
实用文档
1.1定义
等离子体（Plasma）又叫做电浆，是由部分 电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的 正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于 德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要 受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它 广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、 气外，物质存在的第四态。
粉末材料几乎都可以通过此法制备成涂层。
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2.1等离子弧喷涂原理、特点及应用
1、等离子喷涂的工作原理
利用非转移型弧（由喷嘴喷出后形成等离子焰）把难熔的金属或非金 属粉末材料快速熔化，并以极高的速度将其喷散成较细的并具有很大动能 的颗粒，当这些颗粒穿过等离子焰流撞击到工件上时，产生严重塑性变形， 而后填充到已预先做好的固体工件粗表面上，从而形成一个很薄的具有特
殊性能的涂层。
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等离子喷涂原理图
Байду номын сангаас
2、等离子喷涂的特点
➢ 1）等离子焰流热量高度集中，可达万度以上，提供了能使
所有材料都能熔化的必要条件。
➢ 2）等离子焰流气氛可控，可使还原性气体和惰性气体等作
为工作气体，这样就能比较可靠的保护工件及喷涂材料不 受氧化。
➢ 3）等离子焰流的流速大，粉末颗粒能够获得较大的动能。 ➢ 4）实用涂文档 层平整光滑，可精确控制厚度。
等离子喷涂主要用于制备涂层质量要求高的耐蚀涂层，在机械制 造、石油化工、航天航空、交通运输、能源及电子工业中得到应用。等离 子喷涂实用是文档热喷涂技术最重要的一项工艺技术和方法。
2.2 等离子弧喷涂设备
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➢ 1）等离子喷涂电源
空载电压≥70V，具有下降或垂降外特征的直流电源均可作为等离 子弧喷涂电源。喷涂时采用正极非转移型等离子弧。
A + B +e
等离子体的性质和应用
发光特性（光学应用） 化学性质（化学应用）
电离 AB + e
AB+ + 2e
A+ +B +2e
导电性（电气应用）
电子、离子电场中被加速
高速粒子（力学应用）
粒子间碰撞产生热效应，粒子和固体表面的碰撞
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高温（热学应用）
1.4 等离子体的分类
星
1、按存在云分类
（1）天然等离子体
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等离子喷涂（APS）
＊等离子喷涂是以电弧放电产生等离子体作为高温热源，以喷
涂粉末材料为主，将喷涂粉末加热至熔化或熔融状态，在等 离子射流加速下获得很高速度，喷射到基材表面形成涂层。
＊工作气体常为Ar或者N2，再加入5%~10%的H2。 ＊中心温度可达15000℃，可熔化所有金属，因此目前热喷涂
宇宙中99%的物质是以等离子体状态存在的，如恒星星系、星
云，
地球附近的闪电、极光、电离层等。如太阳本身就是一个
炽热的等离子体球。
（2）人工等离子体
如：日光灯、霓虹灯中的放电等离子体。
等离子体炬
气体激光器及各种气体放电中的电离气体
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霓虹灯
2、按系统温度分 类
（1）高温等离子体
粒子温度T>108-109K，有足够的动能相互碰撞，可达到核 聚变反应的条件。
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1.2 等离子体中的组 分电子基态原子（分子）和激发态原子。
自由电子：从原子（分子）中释放出来的，其能量 大小由自由电子的移动速度或与此速度相当的温度 （单位：eV）来表征。
带电离子：包括正电荷离子和负电荷离子两种。
光子：是由等离子体中粒子间的相互作用产生。
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电离是被束缚电子与其束主原子核分离的 过程
IV.化学性质活泼，容易发生化学反应。例如将甲
烷与氢气在闭合容器中混合并使之放电，若保持 事宜壁温，将会在壁通电上析出一层金刚石薄膜。
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CH4+H2——> 金 刚 石
等离子体相互作用过程、性质与应用
等离子体中的主要作用过程
激发 AB + e
AB+ + e
退激 AB+
AB+hv（光子）
离解 AB + e
2、等离子喷涂的特点
➢ 5）涂层孔隙率低，结合度高，涂层孔隙率可控制
在1%～10%，结合强度可60～70MPa。
➢ 6）涂层氧化物和杂质含量少，与电镀、电刷、渗碳、
渗氮相比，等离子喷涂层更厚、更硬、更具防腐效果。
➢ 7）喷涂过程对基体的热影响小，基体组织不会发生变化。工件受热
温度可控制低于250℃，因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非 金属材料上喷涂。
（2）低温等离子体
① 热等离子体
热等离子体是稠密气体在常压或者高压下电弧放电或高 频放电而产生的，温度也在上千乃至数万开尔文，可使分子、原子 离解、电离、化合等。
② 冷等离子体
冷离字体的温度在100-1000K之间，通常是稀薄气体在低压 下通过激光、射频或者微博电源辉光放电而产生的。
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2 等离子喷涂技术 Plasma Spraying Technology
表现如下：
1I..3温度等高离、子粒体子的动能各大种。性质
II.作为带电粒子的集合体，具有类似金属的导电 性能。等离子体从整体上看是一种导电流体。
III.宏观电中性：虽然等离子体包含带电粒子（电 子和离子），但在宏观尺度上，由于正负电荷相 当，它处于电中性的平衡状态。因此，在一般情 况下，等离子体是准电中性的。
➢ 2）控制柜
是等离子弧喷涂设备的控制中心，主要功能包括各种水、电、气、 粉路以及运动参数的设置与程序自动控制，系统运行过程监控， 故障报警灯。
实用文档
等离子喷涂设备组成示意图
3）等离子喷枪
是集电路—气路—粉路—水路于一体的核心装置。等离子弧喷枪由于多种类 型，按功率大小可分为：①轻型或内孔型枪体，其功率多在40kW以下；②标 准型枪体，其功率为40～80kW；③高能型枪体，其功率在80～200kW；④超 级、水稳型枪体，功率在200kW以上。
实用文档
等离子喷枪是等离子弧喷涂的核心装置，它主要 由枪体阴极组件、枪体阳极（喷嘴）组件和绝缘 体。除此，还要包括送粉管件、供气管件、水电 缆及其接口件等。
实用文档
➢4）送粉器
是为喷枪提供喷涂粉末的输送装置。
➢5）冷却装置
是为喷枪提供充足的冷却介质，以保证喷枪稳定工作的 换热器。
等离子喷涂与表面工程 （Plasma Spraying ＆ Surface
Engineering）
班级：科学122 学号： 14125079
目录
01
等 离 子 体 概 论
02
等 离 子 喷 涂 技 术
03
等 离 子 喷 涂 的 应 用
04
参 考 文 献
1 等离子体概论
实用文档
1.1定义
等离子体（Plasma）又叫做电浆，是由部分 电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的 正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于 德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要 受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它 广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、 气外，物质存在的第四态。
粉末材料几乎都可以通过此法制备成涂层。
实用文档
2.1等离子弧喷涂原理、特点及应用
1、等离子喷涂的工作原理
利用非转移型弧（由喷嘴喷出后形成等离子焰）把难熔的金属或非金 属粉末材料快速熔化，并以极高的速度将其喷散成较细的并具有很大动能 的颗粒，当这些颗粒穿过等离子焰流撞击到工件上时，产生严重塑性变形， 而后填充到已预先做好的固体工件粗表面上，从而形成一个很薄的具有特
殊性能的涂层。
实用文档
等离子喷涂原理图
Байду номын сангаас
2、等离子喷涂的特点
➢ 1）等离子焰流热量高度集中，可达万度以上，提供了能使
所有材料都能熔化的必要条件。
➢ 2）等离子焰流气氛可控，可使还原性气体和惰性气体等作
为工作气体，这样就能比较可靠的保护工件及喷涂材料不 受氧化。
➢ 3）等离子焰流的流速大，粉末颗粒能够获得较大的动能。 ➢ 4）实用涂文档 层平整光滑，可精确控制厚度。
等离子喷涂主要用于制备涂层质量要求高的耐蚀涂层，在机械制 造、石油化工、航天航空、交通运输、能源及电子工业中得到应用。等离 子喷涂实用是文档热喷涂技术最重要的一项工艺技术和方法。
2.2 等离子弧喷涂设备
实用文档
➢ 1）等离子喷涂电源
空载电压≥70V，具有下降或垂降外特征的直流电源均可作为等离 子弧喷涂电源。喷涂时采用正极非转移型等离子弧。
A + B +e
等离子体的性质和应用
发光特性（光学应用） 化学性质（化学应用）
电离 AB + e
AB+ + 2e
A+ +B +2e
导电性（电气应用）
电子、离子电场中被加速
高速粒子（力学应用）
粒子间碰撞产生热效应，粒子和固体表面的碰撞
实用文档
高温（热学应用）
1.4 等离子体的分类
星
1、按存在云分类
（1）天然等离子体
实用文档
等离子喷涂（APS）
＊等离子喷涂是以电弧放电产生等离子体作为高温热源，以喷
涂粉末材料为主，将喷涂粉末加热至熔化或熔融状态，在等 离子射流加速下获得很高速度，喷射到基材表面形成涂层。
＊工作气体常为Ar或者N2，再加入5%~10%的H2。 ＊中心温度可达15000℃，可熔化所有金属，因此目前热喷涂
宇宙中99%的物质是以等离子体状态存在的，如恒星星系、星
云，
地球附近的闪电、极光、电离层等。如太阳本身就是一个
炽热的等离子体球。
（2）人工等离子体
如：日光灯、霓虹灯中的放电等离子体。
等离子体炬
气体激光器及各种气体放电中的电离气体
实用文档
霓虹灯
2、按系统温度分 类
（1）高温等离子体
粒子温度T>108-109K，有足够的动能相互碰撞，可达到核 聚变反应的条件。
实用文档
1.2 等离子体中的组 分电子基态原子（分子）和激发态原子。
自由电子：从原子（分子）中释放出来的，其能量 大小由自由电子的移动速度或与此速度相当的温度 （单位：eV）来表征。
带电离子：包括正电荷离子和负电荷离子两种。
光子：是由等离子体中粒子间的相互作用产生。
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电离是被束缚电子与其束主原子核分离的 过程
IV.化学性质活泼，容易发生化学反应。例如将甲
烷与氢气在闭合容器中混合并使之放电，若保持 事宜壁温，将会在壁通电上析出一层金刚石薄膜。
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CH4+H2——> 金 刚 石
等离子体相互作用过程、性质与应用
等离子体中的主要作用过程
激发 AB + e
AB+ + e
退激 AB+
AB+hv（光子）
离解 AB + e
2、等离子喷涂的特点
➢ 5）涂层孔隙率低，结合度高，涂层孔隙率可控制
在1%～10%，结合强度可60～70MPa。
➢ 6）涂层氧化物和杂质含量少，与电镀、电刷、渗碳、
渗氮相比，等离子喷涂层更厚、更硬、更具防腐效果。
➢ 7）喷涂过程对基体的热影响小，基体组织不会发生变化。工件受热
温度可控制低于250℃，因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非 金属材料上喷涂。
（2）低温等离子体
① 热等离子体
热等离子体是稠密气体在常压或者高压下电弧放电或高 频放电而产生的，温度也在上千乃至数万开尔文，可使分子、原子 离解、电离、化合等。
② 冷等离子体
冷离字体的温度在100-1000K之间，通常是稀薄气体在低压 下通过激光、射频或者微博电源辉光放电而产生的。
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2 等离子喷涂技术 Plasma Spraying Technology