等離子噴涂機工作原理
等離子噴涂：包括大氣等離子噴涂，保護氣氛等離子噴涂，真空等離子噴涂和水穩定等離子噴涂。
等粒子噴涂技術是火焰噴涂后開發的一種新型多功能精密噴涂方法，具有：
1.超高溫特性，便于噴涂高熔點材料。
2.噴涂顆粒的速度快，涂層致密，粘接強度高。
3.由于惰性氣體用作工作氣體，因此噴涂材料不易被氧化。
等離子體形成（以N2為例）：
在0°k時，N2分子的兩個原子過程是啞鈴形的，它們僅在x，y和z方向上平移；當大于10°k時，旋轉運動開始；
當它大于10000°k時，原子之間會發生振動，當分子與分子碰撞時，分子會分解成單個原子：
N2+Ud——>
N+N其中Ud是解離能
溫度再次升高，原子將電離：N+Ui——>
N++e其中Ui是電離能
氣體電離后，不僅有空間原子，還有正離子和自由電子。
它被稱為等離子體。
等離子噴涂體可分為三類
1.高溫高壓等離子體，100％電離，溫度高達數億度，用于核聚變研究；
2.低溫低壓等離子，電離小于1％，溫度僅為50~250度；
3.高溫低壓等離子體，約1％的氣體被電離，溫度達數萬度。離子、自由電子、非離子化原子的動能接近熱平衡。正是這種類型的等離子體用于熱噴涂。
噴霧原理：
等電粒噴涂通過等離子弧進行。離子弧是壓縮弧。與自由電弧項相比，電弧柱薄，電流密度高，氣體電離度高。因此，它具有高溫，集中能量和良好的電弧穩定性。
根據充電方法，有三種等離子弧形式
1.非轉移電?。褐戈帢O和噴嘴之間產生的等離子弧。在這種情況下，正電極連接到噴嘴，工件不充電，并且在陰極和噴嘴的內壁之間產生電弧。
工作氣體通過陰極和噴嘴之間的電弧加熱，引起全部或部分電離，然后由噴嘴噴射以形成等離子火焰（或等離子體射流）。
這種類型的等離子弧用于顆粒噴涂。
2.轉移電?。弘娀‰x開噴槍并轉移到正在加工的零件上的等離子弧。在這種情況下，噴嘴沒有連接到電源，工件連接到正極，電弧在陰極和噴槍的陽極（工件）之間飛行，工作氣體在電弧周圍供電然后從噴嘴噴出。
等離子切割，等離子弧焊和等離子弧熔煉使用這種等離子弧。33組合電?。悍寝D移電弧點燃轉移電弧并加熱金屬粉末，轉移電弧加熱工件，在表面形成熔池。在這種情況下，噴嘴連接到正電極。
等離子噴焊使用這種等離子弧。
當進行相同的顆粒噴射時，首先在陰極和陽極（噴嘴）之間產生DC電弧，其將引入的工作氣體電離電成高溫等離子體并從噴嘴噴射以形成等離子火焰。等離子火焰的溫度非常高。高，其中心溫度可達30,000°k，噴嘴出口溫度可達；15000~20000°k。噴嘴出口處達到火焰流速
1000~2000m/s，但快速衰減。粉末交貨
粉末氣體熔化到火焰中并通過火焰流加速至高于150m/s的速度，將其噴射到基材上以形成薄膜。圖5-10等離子體火焰流動溫度分布
等離子噴涂設備主要包括
1.噴槍：它實際上是一種非轉移電弧等離子發生器，它是最關鍵的部件，它集中了整個系統的電，氣，粉，水等。2電源：用于供給噴槍直流電。通常是全波硅整流器。3粉末進料器：用于存儲噴霧粉末并根據工藝要求將粉末輸送到噴槍的裝置。4換熱器：主要用于實現噴槍的有效冷卻，以延長噴嘴的使用壽命。5供氣系統：包括工作氣體和送粉氣體的供應系統。6控制箱：用于調節和控制水，電、氣體、粉末。
等粒子噴涂工作原理
在等粒子噴涂過程中，有許多工藝參數會影響涂料的質量，主要是：
1.等離子氣體：氣體選擇的原理主要是基于可用性和經濟性，N2氣體價格便宜，離子火焰熱量高，傳熱快，有利于粉末的加熱和熔化，但對于粉末或基質容易發生氮化反應無資料。氬氣具有低電離電位，穩定的等離子弧，易燃，短弧火焰，適合噴涂小型或薄型部件，另外氬氣具有良好的保護作用，但氬氣的熱量低，價格昂貴。氣體流速直接影響等離子體火焰流的焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層孔隙率和粘合力。如果流量太高，則氣體將帶走等離子體射流的有用熱量。
噴射粒子的速度增加，噴射粒子在等離子體火焰中的“停滯”時間減少，因此粒子不會達到變形所需的半熔化或塑性狀態，結果是涂層粘合強度為、密度和硬度。差，沉積率也將顯著降低；反之，使電弧電壓值不合適，并且顆粒的速度大大降低。在極端情況下，噴涂的材料可能會過熱，導致噴涂材料過度熔化或蒸發，導致熔融的粉末顆粒聚集在噴嘴或粉末噴嘴處，然后以相對較大的球形沉積到涂層中，形成大的空隙。
2.弧功率：電弧功率過高，電弧溫度升高，更多氣體轉換成等離子體，在高功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎所有工作氣體都轉換成活性粒子流等。顆?；鹧鏈囟纫埠芨?，這可能使一些噴涂材料蒸發并引起涂層組成的變化。噴涂材料的蒸汽在基材和涂層之間或涂層的層壓材料之間冷凝，導致粘合不良。另外，可以燒蝕噴嘴和電極。當電弧功率太低時，獲得一部分離子氣體和具有較低溫度的等離子火焰，這導致顆粒的加熱不充分，并且涂層的粘合強度，硬度和沉積效率低。
3.粉末供應：粉末供應速度必須與輸入功率兼容。如果太大，會出現原粉（未熔化），導致噴霧效率降低；太低，粉末會被嚴重氧化，基材會過熱。進料位置也影響涂層結構和噴涂效率。通常，必須將粉末送至芯部以實現最佳加熱和粉末的最大速度。
4.噴涂距離和噴涂角度：噴槍到工件的距離會影響噴涂顆粒和基材的沖擊
速度和溫度，涂層特性和噴涂材料對噴涂距離敏感。如果噴涂距離太大，粉末的溫度和速度將降低。、孔隙、的鍵合效率將顯著降低。如果它太小，則基材的溫度將升得太高，并且基材和涂層將氧化，這將影響涂層。在允許主體溫度升高的情況下，噴射距離適當地更小。噴射角度：指火焰流動軸線與被噴射工件表面之間的角度。當角度小于45度時，由于“陰影效應”，涂層結構劣化形成空隙，導致涂層松散。
5.噴槍和工件的相對移動速度：噴槍的移動速度應確保涂層平整且不打印背面的痕跡。也就是說，每個筆劃的寬度應該完全重疊。在滿足上述要求的前提下，噴涂時噴涂速度通常較高，可防止局部熱點和表面氧化。
6.Base溫度控制：理想的噴涂工件是在噴涂前將工件預熱到達到的溫度，然后使用噴射冷卻方法在噴涂過程中保持原始溫度。近年來，在等離子噴涂的基礎上開發了幾種新的等離子噴涂技術，例如：
7.真空等離子噴涂（也稱為低壓等離子噴涂）：真空等離子噴涂是一種可以在受控氣氛和4到40Kpa的密封室內噴涂的技術。由于工作氣體被等離子體化并在低壓氣氛中膨脹體積的同時噴射，因此噴射速度是超音速的，并且非常適合于對氧化高度敏感的材料。
8.水穩定性等離子噴涂：上述等離子噴涂的工作介質均為氣體，該方法的工作介質不是氣體而是水。它是一種高功率或高速等離子噴涂方法。它的工作原理是：噴槍內部連通進入高壓水流，并在筒體內壁上形成渦流，此時，在槍體后部的陰極和旋轉之間產生直流電弧槍體前部的陽極，使槍管內壁表面的一部分蒸發掉，使其分解并成為等離子態。，產生連續的等離子弧。由于旋轉渦流水的聚束作用，能量密度增加并且燃燒穩定。因此，可以噴涂高熔點材料，特別是氧化物陶瓷，并且噴涂效率非常高。
