等離子噴涂
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  • 等離子噴涂原理、特點、設備

    1.等離子態和等離子體 
           等離子態是指物質原子內的電子在高溫下脫離原子核的吸引、使物質成為正負帶電粒子存在的狀態;由于其具有獨特的性能,被稱為物質的第四態。 
           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,化學鍵會發生斷裂而其原子進行非規則的運動,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。當氣體經歷了這一離子化過程,就成為等離子體。

     

    2.等離子弧及其產生原理 
            眾所周知,等離子噴涂是通過等離子弧加熱溶化噴涂粉末粒子而實現的。電弧是在兩電極間產生強烈而持久的一種氣體放電現象。當用開關電器斷開電流時,如果電路電壓不低于(10~20)V,電流不小于(80~100)m A,電器的觸頭間便會產出電弧。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點(分子和原子)被游離的過程。開關觸頭分離時,觸頭間距離很小,如果電場強度(E=U/d)超過3*106V/m,陰極表面將發生強電場發射,即陰極表面的電子被電場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,在電場力的作用下向陽極作加速運動,并且在途中不斷地和中性質點相碰撞而打出電子,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極作加速運動,也會與中性質點碰撞而發生游離。碰撞游離連續進行的結果是觸頭間充滿了電子和正離子,具有很大的電導;在外加電壓下,介質被擊穿而產生電弧。 
           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),陽極接噴嘴(前槍體)和/或工件,兩者之間加上一個較高的電壓。經過高頻振蕩器的激發,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。產生等離子弧的設備是等離子噴槍,它由鎢電極、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。進行噴涂時,噴槍的鎢電極(陽極)和噴嘴(前槍體——陽極)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)經進氣管進入噴槍,在弧柱區發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的,故電源的空載電壓加上后并不能立即產生電弧,而是要在前槍體和后槍體之間并聯一個高頻電源,接通后在鎢電極與前槍體間發生火花放電,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,并被加速而向經預處理的工件表面噴射和撞擊,發生流散、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 
           噴涂工藝術包括以下四個基本工序—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足噴涂工藝的需求,基材表面必須進行預處理,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、形狀和材質以及涂層材料的熱膨脹系數等因素。噴涂  這是整個噴涂工藝的主體和關鍵工序,其他的工序都是為了保證此步而進行的。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,而須進行各種后續處理。


    5.等離子噴涂的特點、設備   
           等離子噴涂是近十年間發展起來的一項新工藝,由于等離子噴焰具有溫度高(超過一切己知物質的熔點)、速度大(通常為100一1000米/秒)、氣氛可控的特點,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。 
    等離子噴涂全套沒備中包括噴搶、送粉器、控制柜、電源系統、水路氣路系統、通風抽塵等保護投備。

     

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