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。等離子的性質(zhì)
等離子與普通氣體非常不同，其具有電性質(zhì)。在等離子中，由于自由電子的存在，它具有導(dǎo)電性和磁性，并且可以受到外部電、磁場(chǎng)的影響。在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，等離子會(huì)出現(xiàn)諸如等離子振蕩、電離、電極化等現(xiàn)象。
等離子還是一種散熱體系，因?yàn)楫?dāng)物質(zhì)被電離時(shí)，它會(huì)釋放大量的能量并以熱量的形式散發(fā)出去。這種特性使得等離子在高溫物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如太陽(yáng)火球、恒星等天體都是基于等離子運(yùn)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行解釋的。
在分子級(jí)別上，化學(xué)反應(yīng)通常需要高能狀態(tài)來(lái)發(fā)生。通過(guò)等離子，可以實(shí)現(xiàn)氣體和液體系統(tǒng)中的低能輸入，從而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。此外，等離子還可以催化普通反應(yīng)，增加起始前體與相鄰分子之間的激活反應(yīng)。
等離子的制備方法
產(chǎn)生等離子有許多方法，其中包括：
(1)高溫氣體：這是產(chǎn)生等離子基本的方式，將物質(zhì)加熱到足夠高的溫度，從而使其電離，具有典型的氣體放電特征。例如太陽(yáng)、恒星大氣和閃電等。
(2)電離：通過(guò)外部輸入能量，例如放電等，將氣體從不穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋x態(tài)，形成等離子。例如激光誘導(dǎo)等離子和電弧放電等。
(3)磁控制：利用磁場(chǎng)限制自由電子運(yùn)動(dòng)的范圍，使高速分子在灌注等離子流動(dòng)區(qū)域內(nèi)發(fā)生電離，例如等離子切割和光阻清洗中均有應(yīng)用。
(4)化學(xué)方法：通過(guò)特殊化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生等離子，如等離子聚合和電弧等離子體涂覆技術(shù)。
等離子的應(yīng)用
等離子應(yīng)用十分廣泛，其中一些領(lǐng)域包括：
(1)等離子切割：利用帶電粒子束將材料燒蝕，可以用于微加工和可視微結(jié)構(gòu)制造等。
(2)等離子涂層：涂覆或覆蓋的工業(yè)表面，增加耐磨性、耐氧化性、降解防止和美觀，例如染料敏化太陽(yáng)能電池鋅氧化物涂層。
(3)等離子清洗：可以有效地除去各種工業(yè)表面的各種有機(jī)污染物或無(wú)機(jī)污染物，如煙灰、有機(jī)物、銅鋁和硅等。
(4)等離子聚合：利用分子之間的靜電力增加化學(xué)反應(yīng)中起始前體分子與相鄰分子的激活能，促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生，例如高分子合成和納米材料制備。
(5)等離子刻蝕：通過(guò)帶電粒子束將表面刻蝕，可以用于制造各種微結(jié)構(gòu)器件，例如微流控芯片和光子晶體等。
(6)等離子醫(yī)學(xué)：醫(yī)療設(shè)備制造，癌癥治療和細(xì)胞培養(yǎng)等都有應(yīng)用。
等離子設(shè)備相比傳統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)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(xì)菌、病毒、甲醛、苯等有害物質(zhì)，水中的金屬離子、難降解有機(jī)物等，不會(huì)留下二次污染物。此外，等離子體還可以分解有機(jī)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(jì)
現(xiàn)代等離子設(shè)備通常采用一體化設(shè)計(jì)，可以將發(fā)電、制氫、催化裂化、氧化脫硫、高溫處理等過(guò)程集成在一起，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化控制和在線監(jiān)測(cè)，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(shí)幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何污染物，是一種非常環(huán)保的能源選擇，在未來(lái)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(gè)領(lǐng)域。例如，它可以用于核聚變能源領(lǐng)域，是未來(lái)人類解決能源危機(jī)有希望的一種方案；還可以用于太陽(yáng)能熱發(fā)電和光伏技術(shù)上，可以又很好的解決太陽(yáng)能用電中的技術(shù)難題；在醫(yī)學(xué)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(shí)，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。
