等离子喷涂喷嘴的原理及应用

在了解等离子喷涂喷嘴的应用前，我们需要掌握等离子喷涂喷嘴的原理及特点。

等离子喷涂法原理：等离子喷涂是利用等离子火焰来加热熔化喷涂粉末使之形成涂层。等离子喷涂工柞气体常用 Ar 或 NZ 再加人 5 ％一巧％的 HZ 。气体进人电极腔的弧状区后，被电弧加热蒸第 5 章涂装工艺， 223 · ― 一百蔺解形成等离子体，其中心温度高达巧仪用 K 以上，经孔道高压压缩后呈高速等离子射流喷出。喷涂粉末被气体载入等离子焰流，很快呈熔化或半熔化状态，并高速喷打在经过粗化的洁净零件表面产生塑性变形，粘附在零件表面，‘各熔滴之间依靠塑性变形而相互连接，从而获得结合良好的层状致密涂层。由于等离子喷涂火焰温度和速度极高，几乎可以熔化并喷涂任何材料，形成的涂层结合强度较高，孔隙率低且喷涂效率高，故在航空、冶金、机械、机车车辆等部门得到了广泛的应用。

了解等离子喷涂喷嘴原理后，我么针对应用方面做出浅要分析。

大致来说，等离子喷涂涂层依其主要用途可以分为保护性涂层和功能性涂层两大类。等离子喷涂涂层以前多应用于耐磨、耐蚀、耐高温等领域，近年来新型的功能性涂层如生物涂层、纳米涂层、超导涂层等正受到人们的重视。

一：耐磨涂层和热障涂层等离子喷涂涂层的典型应用是耐磨涂层和热障涂层。耐磨涂层如碳化物（ C 几 C ，、 WC ）、氧化物（ A120 ，、 C 几 0 ，、 Ti02 ）等。热障涂层广泛应用于航空发动机、燃气轮机等高温工作条件下的热屏蔽涂层，其厚度一般小于 1 ～。热障涂层硬度高、化学稳定性好、可显著降低基材温度，从而提高发动机效率，减少燃油消耗，延长使用寿命。典型热障涂层由金属结合层和陶瓷层组成，在金属层中加人陶瓷，形成多层的由金属底层逐渐向陶瓷工作层过渡的阶梯式梯度涂层。

二：纳米涂层等离子喷涂技术作为一个传统的涂层制备手段用于喷涂纳米涂层具有独特的优势，如低成本、高效率、适于工业化生产、所得涂层结合强度高等，不仅可制备致密耐磨的纳米涂层同时也可制备多孔性纳米涂层。例如采用真空等离子喷鼎将由水解合成的 50 一 loonm 的 TIOZ 制备成多孔的纳米 Ti02 薄膜，它由锐钦矿、金红石和 TIOZ 相组成，粒子尺寸在 1 00 nm 以内，这种纳米薄膜可应用于光催化、净化消毒、气体检测传感等方面。在等离子喷涂纳米材料中有两个问题需要解决，一是如何输送纳米粉末，因为纳米粉末太细小而易粘附于送粉系统内壁上难以顺利到达喷枪的特定区域；二是如何在喷涂处理过程中保持纳米结构。

三：非晶、准晶涂层非晶合金具有较高的强度、硬度和优良的耐磨、耐蚀及磁学性能，然而制备大块三维的非晶合金在技术上难度很大。而用等离子喷涂技术将非晶粉末喷涂在廉价的性能较差的金属表面上形成致密的结合强度较高的非晶涂层是一种材料表面非晶化的好办法。等离子喷涂时，熔粒的冷却速度可达 10 ，一 106 灯 s ，这种高速冷却可在涂层中产生非晶态相的组织结构。非晶合金涂层具有致密度高、孔隙率低、氧化物含量少、隔热、阻燃、耐摩擦等特点。

四：生物活性涂层生物活性经基磷灰石（ HAP ）与生物组织有良好的相容性，可以制成各种关节和牙齿。等离子喷涂 HAP 粉末在金属基体上，形成生物涂层，既突出了 HAP 良好的生物活性，又利用了金属材料优秀的力学性能，避免了 HAP 的脆性和疲劳敏感性的问题。另一类生物涂层材料为生物活性玻璃，这种玻璃植人生物体内可饭’诱导体液生成磷灰石并沉积在涂层上，这种玻璃可采用等离子喷涂法制备。