等离子喷涂与表面工程.pptxVIP

等离子喷涂与表面工程;01;;;1.2等离子体中的组分;电离是被束缚电子与其束主原子核分离的过程

;1.3等离子体的各种性质;等离子体相互作用过程、性质与应用;1.4等离子体的分类;2、按系统温度分类;;等离子喷涂（APS）;2.1等离子弧喷涂原理、特点及应用;2、等离子喷涂的特点

1）等离子焰流热量高度集中，可达万度以上，提供了能使所有材料都能熔化的必要条件。

2）等离子焰流气氛可控，可使还原性气体和惰性气体等作为工作气体，这样就能比较可靠的保护工件及喷涂材料不受氧化。

3）等离子焰流的流速大，粉末颗粒能够获得较大的动能。

4）涂层平整光滑，可精确控制厚度。

;2、等离子喷涂的特点

5）涂层孔隙率低，结合度高，涂层孔隙率可控制

在1%～10%，结合强度可60～70MPa。

6）涂层氧化物和杂质含量少，与电镀、电刷、渗碳、

渗氮相比，等离子喷涂层更厚、更硬、更具防腐效果。

7）喷涂过程对基体的热影响小，基体组织不会发生变化。工件受热温度可控制低于250℃，因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非金属材料上喷涂。

;2.2等离子弧喷涂设备;1）等离子喷涂电源

空载电压≥70V，具有下降或垂降外特征的直流电源均可作为等离子弧喷涂电源。喷涂时采用正极非转移型等离子弧。

2）控制柜

是等离子弧喷涂设备的控制中心，主要功能包括各种水、电、气、粉路以及运动参数的设置与程序自动控制，系统运行过程监控，故障报警灯。

;3）等离子喷枪

是集电路—气路—粉路—水路于一体的核心装置。等离子弧喷枪由于多种类型，按功率大小可分为：①轻型或内孔型枪体，其功率多在40kW以下；②标准型枪体，其功率为40～80kW；③高能型枪体，其功率在80～200kW；④超级、水稳型枪体，功率在200kW以上。;等离子喷枪是等离子弧喷涂的核心装置，它主要由枪体阴极组件、枪体阳极（喷嘴）组件和绝缘体。除此，还要包括送粉管件、供气管件、水电缆及其接口件等。

;4）送粉器

是为喷枪提供喷涂粉末的输送装置。

5）冷却装置

是为喷枪提供充足的冷却介质，以保证喷枪稳定工作的换热器。

6）供气系统

主要由气源（如标准气瓶）、减压表、气体流量计和可控气阀等组成。

7）引弧系统

用于引燃等离子电弧的装置，常用的是高频引弧方式。;2.3等离子喷涂的分类;2.3等离子喷涂的分类

2.3.1大气等离子喷涂（AirPlasmaSpraying，APS）

大气等离子喷涂是用Ar、N2、H2作为离子气，经电离产生等离子高温射流，将输入的材料熔化或熔融喷射到工件表面形成涂层的方法。

大气等离子喷涂主要用于制备金属陶瓷、金属和陶瓷涂层。该喷涂粒子速度一般在音速以下，等离子喷涂的涂层质量不仅取决于喷涂设备和喷涂材料的质量，更重要的是取决于所采用的喷涂工艺。合理选择等离子喷涂工艺是确保涂层质量的重要措施之一。

;大大气等离子喷涂设备组成

;2.3等离子喷涂的分类

2.3.2可控气氛等离子喷涂

等离子喷枪置于密封舱室内，由机械手进行操作，将舱室抽至真空状态进行喷涂即为真空等离子喷涂(VPS)，舱室为低压状态时称为低压真空等离子喷涂(LPPS)，舱室的气氛也可以为惰性气氛或其它保护气氛。

由于低压或气氛可控，等离子焰流加长，粒子加热更充分，氧化减少，涂层的质量可以得到明显改善，并且扩大了热喷涂在沉积金刚石膜、超导体氧化物涂层方面的应用。

;2.3等离子喷涂的分类

2.3.3液稳等离子喷涂

液稳等离子喷涂采用水、乙醇、甲醇作为稳定液体，相应的产生氧化、中性或还原性的等离子体。

1）气稳等离子喷涂(非转移弧)所能提供的温度通常为8000～14000℃，每千克等离子气所产生的焓值范围为1～100MJ/kg。由于产生的等离子弧空腔内壁的热载荷的限制，提供再高的温度或更大的热焓值将非常困难。

2）水稳等离子喷涂由于其功率大、成本低、喷涂速度快等优点已被广泛采用。水稳等离子弧则靠室壁蒸发而形成的，从而能够提供更高的温度及热焓。

;2.3等离子喷涂的分类

2.3.4反应等离子喷涂（ReactivePlasmaSpraying）

反应等离子喷涂工艺是一种独特的利用等离子体的化学过程制造复合材料、陶瓷、金属间化合物等材料的涂层方法，如TiAl、Ti-TiC、Mo-MoSi2、MoSi2-SiC等。

1）粉末反应等离子喷涂是以高放热反应组元为喷涂粉末，在喷涂过程中完成相的合成和涂层沉积。其原理如图所示。

;2.3.4反应等离子喷