等離子噴涂原理、特點(diǎn)、設備

1.等離子態(tài)和等離子體 
       等離子態(tài)是指物質(zhì)原子內的電子在高溫下脫離原子核的吸引、使物質(zhì)成為正負帶電粒子存在的狀態(tài)；由于其具有獨特的性能，被稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)。 
       等離子體是一種由自由電子、正離子、中性原子和分子組成的電離氣體云。等離子體的產(chǎn)生是由于有足夠的能量傳遞給氣體而引起其電離。例如，如果氣體被加熱到50000C以上，化學(xué)鍵會(huì )發(fā)生斷裂而其原子進(jìn)行非規則的運動(dòng)，這就引起原子碰撞造成一些電子脫離原子核，而失去了電子的原子核，就成為帶正電荷的正離子。當氣體經(jīng)歷了這一離子化過(guò)程，就成為等離子體。

2.等離子弧及其產(chǎn)生原理 
        眾所周知，等離子噴涂是通過(guò)等離子弧加熱溶化噴涂粉末粒子而實(shí)現的。電弧是在兩電極間產(chǎn)生強烈而持久的一種氣體放電現象。當用開(kāi)關(guān)電器斷開(kāi)電流時(shí)，如果電路電壓不低于（10~20）V，電流不小于（80~100）m A，電器的觸頭間便會(huì )產(chǎn)出電弧。電弧本身是高溫導電率的游離氣體，它的形成就是在電極觸頭之間的中性質(zhì)點(diǎn)（分子和原子）被游離的過(guò)程。開(kāi)關(guān)觸頭分離時(shí)，觸頭間距離很小，如果電場(chǎng)強度（E=U/d）超過(guò)3*106V/m，陰極表面將發(fā)生強電場(chǎng)發(fā)射，即陰極表面的電子被電場(chǎng)力拉出而形成觸頭空間的自由電子。然后，這些自由電子和觸頭間原有的少數電子，在電場(chǎng)力的作用下向陽(yáng)極作加速運動(dòng)，并且在途中不斷地和中性質(zhì)點(diǎn)相碰撞而打出電子，形成自由電子和正離子（碰撞游離）。新形成的自由電子又向陽(yáng)極作加速運動(dòng)，也會(huì )與中性質(zhì)點(diǎn)碰撞而發(fā)生游離。碰撞游離連續進(jìn)行的結果是觸頭間充滿(mǎn)了電子和正離子，具有很大的電導；在外加電壓下，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧。 
       等離子弧屬于壓縮電弧。電弧的陰極一般采用鎢電極（通常是W-TH），陽(yáng)極接噴嘴（前槍體）和/或工件，兩者之間加上一個(gè)較高的電壓。經(jīng)過(guò)高頻振蕩器的激發(fā)，使氣體電離形成電弧。 

3.等離子體噴涂的基本原理 
       等離子噴涂是采用剛性非轉移型等離子弧為熱源，以噴涂粉末材料為主的熱噴涂方法。產(chǎn)生等離子弧的設備是等離子噴槍?zhuān)涉u電極、前槍體、后槍體、送粉管、工作氣體和氣管、電源和控制器等部分組成。進(jìn)行噴涂時(shí)，噴槍的鎢電極（陽(yáng)極）和噴嘴（前槍體——陽(yáng)極）分別接電源的負極和正極，工作氣體（根據工藝需要采用氮氣、氬氣或混入5%～15%的氫氣等）經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入噴槍?zhuān)诨≈鶇^發(fā)生電離而形成等離子體。但是，前槍體和鎢電極之間是有一段距離隔開(kāi)的，故電源的空載電壓加上后并不能立即產(chǎn)生電弧，而是要在前槍體和后槍體之間并聯(lián)一個(gè)高頻電源，接通后在鎢電極與前槍體間發(fā)生火花放電，才能引燃電弧。電弧引燃后，再把高頻電路切斷。工作氣體在引燃后電弧壓縮作用，溫度升高，噴射速度增大，形成高溫高速等離子射流從噴嘴噴出。此時(shí)從送粉管送入粉狀噴涂材料，使其在等離子焰流中被加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并被加速而向經(jīng)預處理的工件表面噴射和撞擊，發(fā)生流散、變形和凝固，沉積于工件表面而形成涂層。 

4.等離子噴涂的工藝流程 
       噴涂工藝術(shù)包括以下四個(gè)基本工序—表面預處理、預熱、噴涂、涂層后處理。為使涂層與基體材料很好的結合以及滿(mǎn)足噴涂工藝的需求，基材表面必須進(jìn)行預處理，包括表面預加工、凈化、粗糙化和黏結底層等幾步操作。預熱目的是為了消除工件表面的水分，提高噴涂時(shí)涂層/基體界面溫度，減少基材與涂層材料的熱膨脹差異造成的殘余應力，以避免涂層開(kāi)裂和提高涂層與基材的結合強度。預熱濕度取決于工件的大小、形狀和材質(zhì)以及涂層材料的熱膨脹系數等因素。噴涂  這是整個(gè)噴涂工藝的主體和關(guān)鍵工序，其他的工序都是為了保證此步而進(jìn)行的。噴涂的操作主要是選擇噴涂方法和確定噴涂參數。涂層的后處理   有些涂層在噴涂后不能直接使用，而須進(jìn)行各種后續處理。

5.等離子噴涂的特點(diǎn)、設備   
       等離子噴涂是近十年間發(fā)展起來(lái)的一項新工藝，由于等離子噴焰具有溫度高(超過(guò)一切己知物質(zhì)的熔點(diǎn))、速度大(通常為100一1000米/秒)、氣氛可控的特點(diǎn)，是在普通材料上涂敷各種耐高溫、耐研磨、耐腐蝕和其他特殊性能的涂層的有力工具。實(shí)蹺表明，和火焰噴涂及電弧噴涂相此，用等離子噴涂方法得到的涂層密度較高，和基材桔合較好。 
等離子噴涂全套沒(méi)備中包括噴搶、送粉器、控制柜、電源系統、水路氣路系統、通風(fēng)抽塵等保護投備。