等離子噴涂工藝流程
在等離子噴涂過程中，影響涂層質(zhì)量的工藝參數(shù)很多，主要有：
①等離子氣體：氣體的選擇原則主要根據(jù)是可用性和經(jīng)濟(jì)性，N2氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對于易發(fā)生氮化反應(yīng)的粉末或基體則不可采用。Ar氣電離電位較低，等離子弧穩(wěn)定且易于引燃，弧焰較短，適于小件或薄件的噴涂，此外Ar氣還有很好的保護(hù)作用，但Ar氣的熱焓低，價格昂貴。
氣體流量大小直接影響等離子焰流的熱焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層氣孔率和結(jié)合力等。流量過高，則氣體會從等離子射流中帶走有用的熱，并使噴涂粒子的速度升高，減少了噴涂粒子在等離子火焰中的“滯留”時間，導(dǎo)致粒子達(dá)不到變形所必要的半熔化或塑性狀態(tài)，結(jié)果是涂層粘接強(qiáng)度、密度和硬度都較差，沉積速率也會顯著降低；相反，則會使電弧電壓值不適當(dāng)，并大大降低噴射粒子的速度。極端情況下，會引起噴涂材料過熱，造成噴涂材料過度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。
②電弧的功率：電弧功率太高，電弧溫度升高，更多的氣體將轉(zhuǎn)變成為等離子體，在大功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎全部工作氣體都轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘攘Ｗ恿?，等粒子火焰溫度也很高，這可能使一些噴涂材料氣化并引起涂層成分改變，噴涂材料的蒸汽在基體與涂層之間或涂層的疊層之間凝聚引起粘接不良。此外還可能使噴嘴和電極燒蝕。
而電弧功率太低，則得到部分離子氣體和溫度較低的等離子火焰，又會引起粒子加熱不足，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度，硬度和沉積效率較低。
③供粉：供粉速度必須與輸入功率相適應(yīng)，過大，會出現(xiàn)生粉（未熔化），導(dǎo)致噴涂效率降低；過低，粉末氧化嚴(yán)重，并造成基體過熱。
送料位置也會影響涂層結(jié)構(gòu)和噴涂效率，一般來說，粉末必須送至焰心才能使粉末獲得好的加熱和高的速度。
④噴涂距離和噴涂角：噴槍到工件的距離影響噴涂粒子和基體撞擊時的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對噴涂距離很敏感。
噴涂距離過大，粉粒的溫度和速度均將下降，結(jié)合力、氣孔、噴涂效率都會明顯下降；過小，會使基體溫升過高，基體和涂層氧化，影響涂層的結(jié)合。在機(jī)體溫升允許的情況下，噴距適當(dāng)小些為好。
噴涂角：指的是焰流軸線與被噴涂工件表面之間的角度。該角小于45度時，由于“陰影效應(yīng)”的影響，涂層結(jié)構(gòu)會惡化形成空穴，導(dǎo)致涂層疏松。
⑤噴槍與工件的相對運(yùn)動速度
噴槍的移動速度應(yīng)保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說，每個行程的寬度之間應(yīng)充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時，一般采用較高的噴槍移動速度，這樣可防止產(chǎn)生局部熱點(diǎn)和表面氧化。
⑥基體溫度控制
較理想的噴涂工件是在噴涂前把工件預(yù)熱到噴涂過程要達(dá)到的溫度，然后在噴涂過程中對工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來的溫度。等離子表面處理工藝是一種以等離子體反應(yīng)為基礎(chǔ)的表面加工技術(shù)，它可以有效地改善材料的表面性能和功能。該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
1.等離子體介紹
在等離子態(tài)下，原子或分子失去或獲得一個或多個電子，形成了正電離子和自由電子。這些帶電的粒子不僅具有高速度和高溫度，還具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。因此，在等離子體環(huán)境下，可以進(jìn)行很多難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)。
2.等離子表面處理的基本原理
等離子表面處理工藝本質(zhì)上是在材料表面產(chǎn)生氣體等離子體，并將等離子體與材料表面發(fā)生作用，從而實(shí)現(xiàn)表面的改性和功能化。等離子體通過用高頻電場或射頻電場電離氣體形成，然后將其推入靶材濺射工件表面或離子束撞擊，當(dāng)?shù)入x子體與工件表面相互作用時，會引起表面反應(yīng)，例如增加表面能量，延長表面壽命等。
3.等離子表面處理的工藝流程
等離子表面處理的工藝流程主要包括預(yù)處理、干燥、清潔和處理。首先，需要對工件進(jìn)行預(yù)處理，通常采用化學(xué)法或物理法去除表面油污和雜質(zhì)。其次，需要將工件送入真空室，通過真空排氣抽取其中的空氣和水分，這可以減小氣體阻力以提高工作效率；然后將氣體注入，同時加上外加電場，使得氣體產(chǎn)生等離子，從而在被處理材料表面形成較大的束。較大的束可以提供更好的剪切和軋制特性，重新分布自由電子和化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)表面改性。處理完成后，工件還需要進(jìn)行后處理，以保證表面質(zhì)量和手感。
4.等離子表面處理的優(yōu)勢
等離子表面處理作為一種高技術(shù)表面處理方式，在材料表面改性和功能化方面具有非常明顯的優(yōu)勢，包括：
(1) 處理速度快：等離子體在超高溫下能產(chǎn)生完整的反應(yīng)所需時間，處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)的表面處理方法。
(2) 可精準(zhǔn)控制：等離子表面處理可通過調(diào)整電場、氣體注入、壓力等參數(shù)對工作件進(jìn)行合理控制。
(3) 對特殊材料處理效果高：傳統(tǒng)表面加工技術(shù)往往無法在硬度、耐磨性和強(qiáng)韌度等特殊材料上產(chǎn)生足夠的效果，而等離子表面處理可以很好地解決這些問題。
(4) 低溫且無污染：等離子表面處理過程中溫度較低，能有效降低處理時工件的溫度。此外，當(dāng)它們變成粒子或表面原子后不會因?yàn)橹斡纬森h(huán)境污染。
5.等離子表面處理的應(yīng)用
由于等離子表面處理加工技術(shù)具有的多種優(yōu)勢，所以在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如，飛機(jī)零部件、晶體的裂紋快速修復(fù)、單晶切割技術(shù)、汽車制造等。 近年來，在醫(yī)療行業(yè)，等離子表面處理也被廣泛應(yīng)用于植入物的制造和修理中。等離子處理在現(xiàn)在的市場應(yīng)用范圍
（1）等離子處理在橡塑行業(yè)產(chǎn)品上的作用機(jī)理
我們在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些橡膠塑料件在進(jìn)行表面連接的時候會出現(xiàn)粘接困難的問題，這是因?yàn)榫郾?、PTFE等橡膠塑料材料是沒有極性的，這些材料在未經(jīng)過表面處理的狀態(tài)下進(jìn)行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至不進(jìn)行。
有些工藝用一些化學(xué)藥劑對這些橡塑表面進(jìn)行處理，這樣能改變材料的粘接效果，但這種方法不易掌握，化學(xué)藥劑本身具有毒性，操作非常麻煩，成本也較高，而且化學(xué)藥劑對橡塑材料原有的優(yōu)良性能也有影響。
利用等離子處理對這些材料進(jìn)行表面處理，在高速高能量的等離子體的轟擊下，這些材料結(jié)構(gòu)表面得以大化，同時在材料表面形成一個活性層，這樣橡膠、塑料就能夠進(jìn)行印刷、粘合、涂覆等操作，如圖2所示。應(yīng)用等離子技術(shù)對橡塑表面處理，其操作簡單，處理前后沒有有害物質(zhì)產(chǎn)生，處理效果好，效率高，運(yùn)行成本低。
（2）等離子處理在橡膠、塑料行業(yè)的應(yīng)用
等離子表面處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括橡膠、復(fù)合材料、玻璃、布料、金屬等，涉及各行各業(yè)，這篇文章中我們主要介紹其在橡膠、塑料領(lǐng)域一些行業(yè)的具體應(yīng)用。
（3）等離子處理在汽車行業(yè)的應(yīng)用
與金屬粘接的表面性能，而不能影響另一面的性能。工業(yè)中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果，但是卻改變了原有PTFE的性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后，其表面活性明顯增強(qiáng)，與金屬之間的粘接牢固可靠，滿足了工藝的要求，而另一面保持原有的性能，其應(yīng)用也越來越被廣泛認(rèn)同。
