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)進行噴涂的技術(shù)。
因為工作氣體等離子化后,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,而且非常適合于對氧化高度敏感的材料。
2.水穩(wěn)等離子噴涂
前面說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,在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉(zhuǎn)陽極間產(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(陽極)分別接整流電源的正、負極,向噴槍供給工作氣體(Ar、N2等),通過高頻火花引燃電弧。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。送分氣流推動粉末進入等離子射流后,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、氮氣、氫氣作為等離子氣。
等離子設(shè)備相比傳統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢在于以下幾個方面:
1.清潔有效
等離子體能量密度大,反應(yīng)速度快,可以有效清除污染物,如空氣中的細菌、病毒、甲醛、苯等有害物質(zhì),水中的金屬離子、難降解有機物等,不會留下二次污染物。此外,等離子體還可以分解有機廢氣,在化工行業(yè)、食品加工廠、油漆涂料產(chǎn)品等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。
2.一體化設(shè)計
現(xiàn)代等離子設(shè)備通常采用一體化設(shè)計,可以將發(fā)電、制氫、催化裂化、氧化脫硫、高溫處理等過程集成在一起,并且可以實現(xiàn)自動化、智能化控制和在線監(jiān)測,大大提高了生產(chǎn)效率和安全性。
3.節(jié)能環(huán)保
等離子技術(shù)是一種清潔的、低碳的新型能源技術(shù),與傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比,其反應(yīng)速率快,能量轉(zhuǎn)換率高,在產(chǎn)生能量時幾乎不會產(chǎn)生任何污染物,是一種非常環(huán)保的能源選擇,在未來能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中具有重要地位。
4.多功能性
等離子設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。例如,它可以用于核聚變能源領(lǐng)域,是未來人類解決能源危機有希望的一種方案;還可以用于太陽能熱發(fā)電和光伏技術(shù)上,可以又很好的解決太陽能用電中的技術(shù)難題;在醫(yī)學領(lǐng)域,等離子體可以成為治療腫瘤和其他疾病的重要手段;同時,等離子體還可以用于激光熔凝、表面改性、新材料開發(fā)等方面。關(guān)于等離子表面處理機在表面發(fā)生的反應(yīng),需要先了解等離子體的概念。等離子體是一種高能量的物質(zhì)狀態(tài),由帶正電荷的離子和帶負電荷的電子組成。等離子體可以通過加熱、電離、激光等方式產(chǎn)生,具有高能量、高速度、高溫度等特點,可以對表面進行處理。
等離子表面處理機利用等離子體對表面進行處理,主要包括以下幾種反應(yīng):
1.離子轟擊反應(yīng):等離子體中的離子具有高能量,可以對表面進行轟擊,使表面發(fā)生化學反應(yīng)。例如,氮離子轟擊金屬表面可以形成氮化物層,提高金屬的硬度和耐磨性。
2.化學反應(yīng):等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生化學反應(yīng),形成新的化合物。例如,氧離子可以與金屬表面的氧化物反應(yīng),形成金屬氧化物層,提高金屬的耐腐蝕性。
3.氧化還原反應(yīng):等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生氧化還原反應(yīng),改變表面的化學性質(zhì)。例如,氧離子可以將金屬表面的氧化物還原成金屬,提高金屬的導電性和導熱性。
4.晶格缺陷修復(fù):等離子體中的離子和分子可以填補表面的晶格缺陷,提高表面的結(jié)晶度和機械性能。例如,氮離子可以填補金屬表面的晶格缺陷,提高金屬的強度和韌性。
以上是等離子表面處理機在表面發(fā)生的一些常見反應(yīng),不同的反應(yīng)會對表面產(chǎn)生不同的影響。在使用等離子表面處理機時,需要根據(jù)具體的材料和處理要求選擇合適的處理參數(shù)和反應(yīng)方式,以達到佳的處理效果。