等离子喷涂机工作原理
等离子喷涂：包括大气等离子喷涂，保护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳定等离子喷涂。
等粒子喷涂技术是火焰喷涂后开发的一种新型多功能精密喷涂方法，具有：
1.超高温特性，便于喷涂高熔点材料。
2.喷涂颗粒的速度快，涂层致密，粘接强度高。
3.由于惰性气体用作工作气体，因此喷涂材料不易被氧化。
等离子体形成（以N2为例）：
在0°k时，N2分子的两个原子过程是哑铃形的，它们仅在x，y和z方向上平移；当大于10°k时，旋转运动开始；
当它大于10000°k时，原子之间会发生振动，当分子与分子碰撞时，分子会分解成单个原子：
N2+Ud——>
N+N其中Ud是解离能
温度再次升高，原子将电离：N+Ui——>
N++e其中Ui是电离能
气体电离后，不仅有空间原子，还有正离子和自由电子。
它被称为等离子体。
等离子喷涂体可分为三类
1.高温高压等离子体，100％电离，温度高达数亿度，用于核聚变研究；
2.低温低压等离子，电离小于1％，温度仅为50~250度；
3.高温低压等离子体，约1％的气体被电离，温度达数万度。离子、自由电子、非离子化原子的动能接近热平衡。正是这种类型的等离子体用于热喷涂。
喷雾原理：
等电粒喷涂通过等离子弧进行。离子弧是压缩弧。与自由电弧项相比，电弧柱薄，电流密度高，气体电离度高。因此，它具有高温，集中能量和良好的电弧稳定性。
根据充电方法，有三种等离子弧形式
1.非转移电弧：指阴极和喷嘴之间产生的等离子弧。在这种情况下，正电极连接到喷嘴，工件不充电，并且在阴极和喷嘴的内壁之间产生电弧。
工作气体通过阴极和喷嘴之间的电弧加热，引起全部或部分电离，然后由喷嘴喷射以形成等离子火焰（或等离子体射流）。
这种类型的等离子弧用于颗粒喷涂。
2.转移电弧：电弧离开喷枪并转移到正在加工的零件上的等离子弧。在这种情况下，喷嘴没有连接到电源，工件连接到正极，电弧在阴极和喷枪的阳极（工件）之间飞行，工作气体在电弧周围供电然后从喷嘴喷出。
等离子切割，等离子弧焊和等离子弧熔炼使用这种等离子弧。33组合电弧：非转移电弧点燃转移电弧并加热金属粉末，转移电弧加热工件，在表面形成熔池。在这种情况下，喷嘴连接到正电极。
等离子喷焊使用这种等离子弧。
当进行相同的颗粒喷射时，首先在阴极和阳极（喷嘴）之间产生DC电弧，其将引入的工作气体电离电成高温等离子体并从喷嘴喷射以形成等离子火焰。等离子火焰的温度非常高。高，其中心温度可达30,000°k，喷嘴出口温度可达；15000~20000°k。喷嘴出口处达到火焰流速
1000~2000m/s，但快速衰减。粉末交货
粉末气体熔化到火焰中并通过火焰流加速至高于150m/s的速度，将其喷射到基材上以形成薄膜。图5-10等离子体火焰流动温度分布
等离子喷涂设备主要包括
1.喷枪：它实际上是一种非转移电弧等离子发生器，它是最关键的部件，它集中了整个系统的电，气，粉，水等。2电源：用于供给喷枪直流电。通常是全波硅整流器。3粉末进料器：用于存储喷雾粉末并根据工艺要求将粉末输送到喷枪的装置。4换热器：主要用于实现喷枪的有效冷却，以延长喷嘴的使用寿命。5供气系统：包括工作气体和送粉气体的供应系统。6控制箱：用于调节和控制水，电、气体、粉末。
等粒子喷涂工作原理
在等粒子喷涂过程中，有许多工艺参数会影响涂料的质量，主要是：
1.等离子气体：气体选择的原理主要是基于可用性和经济性，N2气体价格便宜，离子火焰热量高，传热快，有利于粉末的加热和熔化，但对于粉末或基质容易发生氮化反应无资料。氩气具有低电离电位，稳定的等离子弧，易燃，短弧火焰，适合喷涂小型或薄型部件，另外氩气具有良好的保护作用，但氩气的热量低，价格昂贵。气体流速直接影响等离子体火焰流的焓和流速，从而影响喷涂效率，涂层孔隙率和粘合力。如果流量太高，则气体将带走等离子体射流的有用热量。
喷射粒子的速度增加，喷射粒子在等离子体火焰中的“停滞”时间减少，因此粒子不会达到变形所需的半熔化或塑性状态，结果是涂层粘合强度为、密度和硬度。差，沉积率也将显着降低；反之，使电弧电压值不合适，并且颗粒的速度大大降低。在极端情况下，喷涂的材料可能会过热，导致喷涂材料过度熔化或蒸发，导致熔融的粉末颗粒聚集在喷嘴或粉末喷嘴处，然后以相对较大的球形沉积到涂层中，形成大的空隙。
2.弧功率：电弧功率过高，电弧温度升高，更多气体转换成等离子体，在高功率、低工作气体流量的情况下，几乎所有工作气体都转换成活性粒子流等。颗粒火焰温度也很高，这可能使一些喷涂材料蒸发并引起涂层组成的变化。喷涂材料的蒸汽在基材和涂层之间或涂层的层压材料之间冷凝，导致粘合不良。另外，可以烧蚀喷嘴和电极。当电弧功率太低时，获得一部分离子气体和具有较低温度的等离子火焰，这导致颗粒的加热不充分，并且涂层的粘合强度，硬度和沉积效率低。
3.粉末供应：粉末供应速度必须与输入功率兼容。如果太大，会出现原粉（未熔化），导致喷雾效率降低；太低，粉末会被严重氧化，基材会过热。进料位置也影响涂层结构和喷涂效率。通常，必须将粉末送至芯部以实现最佳加热和粉末的最大速度。
4.喷涂距离和喷涂角度：喷枪到工件的距离会影响喷涂颗粒和基材的冲击
速度和温度，涂层特性和喷涂材料对喷涂距离敏感。如果喷涂距离太大，粉末的温度和速度将降低。、孔隙、的键合效率将显着降低。如果它太小，则基材的温度将升得太高，并且基材和涂层将氧化，这将影响涂层。在允许主体温度升高的情况下，喷射距离适当地更小。喷射角度：指火焰流动轴线与被喷射工件表面之间的角度。当角度小于45度时，由于“阴影效应”，涂层结构劣化形成空隙，导致涂层松散。
5.喷枪和工件的相对移动速度：喷枪的移动速度应确保涂层平整且不打印背面的痕迹。也就是说，每个笔划的宽度应该完全重叠。在满足上述要求的前提下，喷涂时喷涂速度通常较高，可防止局部热点和表面氧化。
6.Base温度控制：理想的喷涂工件是在喷涂前将工件预热到达到的温度，然后使用喷射冷却方法在喷涂过程中保持原始温度。近年来，在等离子喷涂的基础上开发了几种新的等离子喷涂技术，例如：
7.真空等离子喷涂（也称为低压等离子喷涂）：真空等离子喷涂是一种可以在受控气氛和4到40Kpa的密封室内喷涂的技术。由于工作气体被等离子体化并在低压气氛中膨胀体积的同时喷射，因此喷射速度是超音速的，并且非常适合于对氧化高度敏感的材料。
8.水稳定性等离子喷涂：上述等离子喷涂的工作介质均为气体，该方法的工作介质不是气体而是水。它是一种高功率或高速等离子喷涂方法。它的工作原理是：喷枪内部连通进入高压水流，并在筒体内壁上形成涡流，此时，在枪体后部的阴极和旋转之间产生直流电弧枪体前部的阳极，使枪管内壁表面的一部分蒸发掉，使其分解并成为等离子态。，产生连续的等离子弧。由于旋转涡流水的聚束作用，能量密度增加并且燃烧稳定。因此，可以喷涂高熔点材料，特别是氧化物陶瓷，并且喷涂效率非常高。
