等离子喷涂技术是以高温高速的等离子射流为热源进行喷涂的。由于等离子射流高温区的温度可以达到10000K以上,能熔化所有的固体物质。因此,只要具有物理熔点的材料,都可以通过等离子喷涂形成涂层,可以形成的涂层的种类及其应用极为广泛。等离子喷涂技术的发展可以认为主要集中在喷枪功率的提高以及等离子射流中送进粉末方式的改良两个方面。目前,特别是在轴向送粉式等离子喷枪研制方面取得了巨大进展。等离子喷涂技术的应用,自进入航天航空领域并由此获得广`泛应用以来,己有近40年的历史,尽管喷枪结构在不断改进,但常用的等离子喷枪的主要结构直到80年代都没有大的变化。喷枪主要由作为阴极的钨极和水冷阳极铜喷嘴构成,在一定的电压条件下,获得非转移型等离子电弧和射流。在此阶段,等离子喷涂技术的发展主要体现在等离子电弧功率的提高,即最大功率从50年代的20kw,到60年的4OkW级,70年代的SOkW级。采用水作为等离子工作气体,使电弧电压大幅度提高,从而使电弧功率可以达到25OkW。80年代中期超音速等离子喷涂采用普通的厂作气体如氛气,其功率也达到了ZOOkW。等离子电弧功率的提高,大幅度提高了等离子射流的热烩,喷涂效率随之提高,喷涂材料消耗速度可以从普通等离子喷涂的每小时数公斤提高到数十公斤。由于应用这种高功率等离子喷涂的涂层性能与常用的80kw级的设备喷制的涂层的性能并无明显的优势,这类高能等离子喷涂系统的主要特点应为涂层制备效率高,用于高熔点的陶瓷材料的喷涂成形更有效。
等离子喷涂层的性能,特别是涂层的机械性能,主要受涂层内扁平粒子间的结合控制,而最近的研究结果表明,等离子电弧功率的提高并不能有效提高粒子间的结合力,这主要是因为等离子功率的提高不能有效地提高喷涂粒子的温度,而粒子的温度又是影响粒子间结合的主要原因。为了能有效提高粒子的温度,可以通过降低等离子射流的速度,延长粉末粒子在等离子射流中的加热时间。因此,近来又出现了低速等离子喷涂的概念,主要是通过增加阳极喷嘴孔径,降低等离子电弧的压缩效应,从而实现等离子射流的低速化。实验结果表明,采用这种等离子喷涂枪,不仅喷涂过程中沉积效率高,而且获得的涂层的硬度也比传统等离子喷涂的高。
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