等离子喷涂技术发展现状及其运用

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1、等离子喷涂技术发展现状及其运用摘要：从等离子喷涂设备、等离子喷涂过程中的测量技术及等离子喷涂技术的应用等几个方面综介分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况，指出了等离了喷涂技术的发展方向及其在工程中的运用。关键词：等离子喷涂设备;测屋技术;应川；发展ThePresentStatusandDevelopmentofPlasmaSprayingTechnologyAbstract:Inthispaper,theresearchontheplasmasprayingequipment,measuringtechnologyandsomeappl-icationfieldsofpla

2、smasprayingtechnologyarereviewed.Andthetrendofdevelopmentofplasmasprayingtechnologyispresented・Keywords:plasmasprayingequipment;measuringtechnology;application;development0引言等离子喷涂具有喷涂材料范田广、调节方便、适应性强、喷涂气氛易控、涂层结合力强、气孔率可调等优点，在耐磨、热障、耐腐蚀、绝缘、抗辐射、催化等方而发挥着重要的作用。近代科学技术的发展促进等离子喷涂设备和技术不断完善，相继出现了水稳等离子喷涂、高能

3、等离子喷涂、低压等离子喷涂等技术，可喷涂的材料范围不断扩大，从传统的金属粉末到各种功能陶瓷粉末，从微米粉末到纳米粉末都可以进行喷涂。等离了喷涂技术在国防、航空、工业、医学等领域发挥着重要的作用。1等离子喷涂技术现状等离子体是一个广义的概念，自然界除了固、液、气3种物质形态外，还存在物质的第四态—等离子体。当气体电离度大TO.1%时，正离子和电子数量增多且相等，其空间电荷为零，呈中性状态，处于这种状态下的气体称为等离子体。等离子喷涂技术中所叙述的等离子体是指气体经过压缩电弧后形成的高温等离子体，亦称热等离子体。等离子喷涂是利川等离子火焰來加热熔化喷涂粉末使之形成涂层。等离子喷涂工作气体

4、常用Ar或N2,再加入5%〜10%的H2,气体进入电极腔的弧状区后，被电弧加热离解形成等离子体，其中心温度可达15000°C以上，经孔道高压压缩后呈高速等离子射流喷出。喷涂粉末被送粉器载入等离子焰流，很快呈熔化或半熔化状态，并高速喷射在经过粗化的洁净零件表血产牛犁性变形，粘附在零件表面。各熔滴Z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。等离子喷涂是热喷涂技术最重要的一项工艺技术和方法。目前热喷涂粉末材料儿乎都可以通过此法制备成涂层。等离子喷涂正在应用的有普通大气、超咅速、可控气氛和液体稳定等离子喷涂方法，处于研究状态的有脉冲、射频、感应耦合，以及反应、用三阴极枪等离子

5、喷枪喷涂和微等离子喷涂。1.1等离子喷涂的基本原理等离子喷涂基本原理如图1所示。它是将非金属(或金属)粉末送入刚性非转移型等离子弧焰流屮加热到熔化或半熔化状态，并伴随等离了焰流筒速喷射并沉积到预先经过处理过的工件表而上，从而形成一种具有特殊性能的涂层。冷却水-正负巧钢)(匍隔热体r待加工材料热喷涂覆盖膜冷却水等离子喷射粉末材料图1等离子喷涂某本原理1.2等离子喷涂的特点等离子喷涂技术具有如下特点：(1)可以获得各项性能的涂层。由于等离子喷涂火焰温度极高、速度极快，儿乎可以熔化并喷涂任何材料，形成的涂层具有结合强度较高、孔隙率低口喷涂效率高、使用范围广等优点，故在航空、冶金、机械、机午

6、车辆等方面得到广泛的应用，在热喷涂技术小等离子喷涂占据着最重要的地位。(2)涂层平整光滑，可粘确控制厚度。(3)涂层孔隙率低，结合度高,涂层孔隙率可控制在1%〜10%,结合强度可达60〜70MPa。(4)涂层氧化物和杂质含量少，与电镀、电刷、渗碳、渗氮和比，等离子喷涂层更厚、更硕、更具防腐效果。(5)喷涂过程对基体的热影响小，基体组织不会发牛变化。工件受热温度可控制低于250°C,因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非金属材料上喷涂。2等离子喷涂技术的应用等离子喷涂技术在耐磨涂层、耐蚀涂层等传统领域的应用已经较为广泛，从上世纪50年代至今，其应用领域由航空、航天扩展到了钢铁工业、汽午

7、制造、石油化工、纺织机械、船舶筹领域。近年來等离子喷涂技术在高新技术领域如纳米涂层材料、梯度功能材料、超导涂层、生物功能涂层等方面的应川研究渐渐受到人们的垂视。1.1纳米涂层材料Zhu等采用真空等离子喷涂制备了纳米WC/Co涂层。发现涂层硬度、韧性和耐磨性较常规涂层都有较大的改善，在40-60N载荷下，纳米WC/C。涂层磨损率仅为常规涂层的1/60Connecticut大学等对等离子喷涂纳米结构AI2O3-Ti（）2系涂层进行了系统的研究，包括纳米粉末喷雾