等離子噴涂工藝流程
在等離子噴涂過(guò)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(duì)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(jià)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(guò)高，則氣體會(huì)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(shí)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(huì)顯著降低；相反，則會(huì)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(huì)引起噴涂材料過(guò)熱，造成噴涂材料過(guò)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(huì)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(guò)大，會(huì)出現(xiàn)生粉（未熔化），導(dǎo)致噴涂效率降低；過(guò)低，粉末氧化嚴(yán)重，并造成基體過(guò)熱。
送料位置也會(huì)影響涂層結(jié)構(gòu)和噴涂效率，一般來(lái)說(shuō)，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(shí)的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對(duì)噴涂距離很敏感。
噴涂距離過(guò)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(huì)明顯下降；過(guò)小，會(huì)使基體溫升過(guò)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(shí)，由于“陰影效應(yīng)”的影響，涂層結(jié)構(gòu)會(huì)惡化形成空穴，導(dǎo)致涂層疏松。
⑤噴槍與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度
噴槍的移動(dòng)速度應(yīng)保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說(shuō)，每個(gè)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(shí)，一般采用較高的噴槍移動(dòng)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(guò)程要達(dá)到的溫度，然后在噴涂過(guò)程中對(duì)工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來(lái)的溫度。等離子表面處理機(jī)是一種利用等離子體在表面上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)，可以改變材料表面的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)表面的改性、功能化和涂覆等目的。本文將詳細(xì)介紹等離子表面處理機(jī)在表面發(fā)生的反應(yīng)。
等離子體的生成和作用
等離子表面處理機(jī)是通過(guò)產(chǎn)生等離子體來(lái)實(shí)現(xiàn)表面處理的。等離子體是一種高能量、高反應(yīng)性的物質(zhì)，可以在表面上激發(fā)化學(xué)反應(yīng)。等離子體的生成方式有多種，如輝光放電、微波放電、射頻放電等。在等離子體的作用下，表面化學(xué)鍵的斷裂和形成，表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能可以得到改變。
表面反應(yīng)的類型
等離子表面處理機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種表面反應(yīng)，包括化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和生物反應(yīng)等。其中，化學(xué)反應(yīng)是常見(jiàn)的一種表面反應(yīng)類型，可以實(shí)現(xiàn)表面的功能化、改性和涂覆等目的。物理反應(yīng)則主要是通過(guò)等離子體的高能量作用，改變表面的物理性質(zhì)，如表面形貌、粗糙度等。生物反應(yīng)則是利用等離子體的高能量作用，破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞殺滅、消毒等目的。
表面反應(yīng)的機(jī)理
等離子表面處理機(jī)的表面反應(yīng)機(jī)理是復(fù)雜的，涉及多種物理和化學(xué)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，等離子體的高能量作用可以激發(fā)表面化學(xué)鍵的斷裂和形成，從而改變表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，等離子體可以將表面的化學(xué)鍵斷裂成自由基、離子或原子等活性物質(zhì)，然后與外部的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵。另外，等離子體還可以通過(guò)表面的物理作用，改變表面的形貌和粗糙度，從而改變表面的物理性質(zhì)。
表面反應(yīng)的應(yīng)用
等離子表面處理機(jī)的表面反應(yīng)具有廣泛的應(yīng)用，包括材料改性、涂覆、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。其中，材料改性是常見(jiàn)的應(yīng)用之一，可以通過(guò)等離子表面處理機(jī)實(shí)現(xiàn)材料表面的功能化、涂覆、防腐等目的。涂覆則是利用等離子體在表面上形成涂層，實(shí)現(xiàn)表面的保護(hù)和改性。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域則是利用等離子體的高能量作用，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞殺滅、消毒、生物材料表面的改性等目的。環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域則是利用等離子表面處理機(jī)實(shí)現(xiàn)廢水、廢氣的處理和凈化。
總之，等離子表面處理機(jī)是一種利用等離子體在表面上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)，可以改變材料表面的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)表面的改性、功能化和涂覆等目的。等離子表面處理機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種表面反應(yīng)類型，包括化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和生物反應(yīng)等。表面反應(yīng)的機(jī)理是復(fù)雜的，涉及多種物理和化學(xué)過(guò)程。等離子表面處理機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括材料改性、涂覆、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。等離子噴涂的基礎(chǔ)發(fā)展了新的技術(shù)
1.真空等離子噴涂（又叫低壓等離子噴涂）
真空等離子噴涂是在氣氛可控的，4～40Kpa的密封室內(nèi)進(jìn)行噴涂的技術(shù)。
因?yàn)楣ぷ鳉怏w等離子化后，是在低壓氣氛中邊膨脹體積邊噴出的，所以噴流速度是超音速的，而且非常適合于對(duì)氧化高度敏感的材料。
2.水穩(wěn)等離子噴涂
前面說(shuō)的等離子噴涂的工作介質(zhì)都是氣體，而這種方法的工作介質(zhì)不是氣而是水，它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法，其工作原理是：
噴槍內(nèi)通入高壓水流，并在槍筒內(nèi)壁形成渦流，這時(shí)，在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極間產(chǎn)生直流電弧，使槍筒內(nèi)壁表面的一部分蒸發(fā)、分解，變成等離子態(tài)，產(chǎn)生連續(xù)的等離子弧。由于旋轉(zhuǎn)渦流水的聚束作用，其能量密度提高，燃燒穩(wěn)定，因此，可噴涂高熔點(diǎn)材料，特別是氧化物陶瓷，噴涂效率非常高
3.氣穩(wěn)等離子噴涂
氣穩(wěn)等離子噴涂的原理是由等離子噴槍（等離子弧發(fā)生器）產(chǎn)生等離子射流（電弧焰流）。噴槍的電極（陰極）和噴嘴（陽(yáng)極）分別接整流電源的正、負(fù)極，向噴槍供給工作氣體（Ar、N2等），通過(guò)高頻火花引燃電弧。電弧將氣體加熱到很高的溫度，使氣體電離，在熱收縮效應(yīng)、自磁收縮效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)的作用下，電弧被壓縮，產(chǎn)生非轉(zhuǎn)移性等離子弧。高溫等離子氣體從噴嘴噴出后，體積迅速膨脹，形成高溫高速等離子射流。送分氣流推動(dòng)粉末進(jìn)入等離子射流后，被迅速加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并將等離子射流加速，形成飛翔基材的噴涂離子束，陸續(xù)撞擊到經(jīng)預(yù)處理的基材表面，形成涂層。大氣等離子噴涂用氬氣、氮?dú)?、氫氣作為等離子氣。
