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等离子喷涂 一、等离子的概念 二、等离子喷涂技术 1.等离子弧的类型 2、等离子喷涂技术的装备 3、国内外等离子喷涂设备的现状 喷涂装置的研究始终是等离子喷涂技术的研究热点。从上世纪80 年代起，随着计算机、机器人、传感器、激光等先进技术的发展，等离子喷涂设备的功能也得到了不断的强化。目前，国内外先进的等离子喷涂设备正向轴向送粉技术、多功能集成技术、实时控制技术、喷涂功率两极分化（小功率或大功率）的方向发展。 加拿大Mettech 公司开发出的Axial III 三阴极轴向送粉等离子喷涂系统,是目前国际上获得成功商业应用的轴向送粉等离子喷涂设备。与传统的枪外送粉等离子喷涂设备相比,Axial III 沉积效率高、送粉速率高、孔隙率低、获得的涂层硬度高,且对粉末粒度分布要求不高。Sulzer Metco 公司的Multicoat 等离子喷涂系统第一次将PC 计算机的先进性(过程再现、数据管理) 和PLC 的稳固性结合起来。Multicoat等离子喷涂系统可以进行大气等离子喷涂(APS) 、真空等离子喷涂(VPS) 和超音速火焰喷涂(HVOF) 。喷涂的涂层质量高、重现性好、能自动记录打印喷涂参数、自动报警和处理操作事故,是目前多功能集成等离子喷涂系统的代表。PRAXAIR - TAFA 公司开发的5500 - 2000 等离子喷涂系统则是实时控制技术的代表,它采用专有软件“实时”控制和监测等离子弧的实际能量,使等离子喷涂系统的闭环控制提高到一个新的水平。此外,国外对小功率等离子喷涂设备的研究主要集中在枪内送粉(包括轴向和径向) 和层流等离子喷涂方面。俄罗斯航空工艺研究院对层流等离子射流及其喷涂工艺已进行了多年研究,工艺已较成熟,并已在航空领域得到应用。大功率等离子喷涂系统目前比较成功的是PRAXAIR - TAFA公司的PlazJet ,其喷枪功率可以达到200 kW。 我国从上世纪70年代引进美国Metco公司等离子喷涂装置起，开始了对等离子喷涂技术的研究与应用，与国外的先进水平相比，还有较大的差距。目前，从事等离子喷涂技术研究的机构有北京航空制造工程研究所（625所）、武汉材料保护研究所、华南理工大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究院等。北京航空制造工程研究所（625所）研制的APS-2000 型等离子喷涂设备采用了许多新技术，总体性能达到国外二十世纪九十年代水准，代表了目前国产等离子喷涂设备的最高水平。由航天科技集团公司703所研制成功的HT-200 型超音速等离子喷涂设备额定使用功率为200 kW，填补了我国在研制生产大功率等离子喷涂设备方面的空白。目前，在小功率喷涂设备方面，北京航空制造工程研究所（625所）也正在开展层流等离子喷涂设备的研制。 三、等离子喷涂技术的特点 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!等离子喷涂工作气体常用氩气或氦气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，其中心温度高达10000k以上。经孔道高压压缩后呈高速等离子射流喷出!喷涂粉末被送粉气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钩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#使用范围广等很多优点故在航空#冶金#机械#机车车辆等部门得到广泛的应用$!!,%在热喷涂技术中等离子喷涂占据着最重要的地位 等离子喷涂由于能产生特别高的温度，所以它可以喷涂任何一种可熔材料。 等离子喷涂层组织细密，氧化物夹渣少，气孔率低，涂层与基体结合程度高，最高可达到60N／mm2，其结合机理以机械结合为主，在一些微区产生了冶金结合和物理结合。 四、等离子喷涂的应用 耐磨、耐蚀-氧化、耐高温等领域 这些涂层的制备技术已在工业生产中得到广泛的应用!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得到了迅速的发展! 等离子喷涂涂层的典型应用是耐磨涂层和热障涂层等离子喷涂的发展及应用 纳米涂层材料 Co 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40～60 N 载荷下，纳米WC/ Co涂层磨损率仅为常规涂层的1/ 6。Connecticut 大学等对等离子喷涂纳米结构Al2O3-TiO2 系涂层进行了系统的研究，包括纳米粉末喷雾干燥团聚重构、等离子喷涂工艺参数优化、工艺诊断、模拟以及涂层结构与性能的分析，表明涂层具有双态显微结构，表现出独特的优异性能。与对应的常规涂层相比，结合强度增强100 %，磨粒磨损抗力提