[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合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况,指出了等离子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;测量技术;应用;发展
引言
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。等离子喷涂技术在国防、航空、工业、医学等领域发挥着重要的作用。
一、 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中加热到熔化或半熔化状态,并伴随等离子焰流高速喷射并沉积到预先经过处理过的工件表面上,从而形成一种具有特殊性能的涂层[1]。
二、等离子喷涂技术的特点及应用领域
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几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、超音速、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、用三阴极枪等离子喷枪喷涂和微等离子喷涂[2]。等离子喷涂技术具有如下特点:
(一)可以获得各项性能的涂层;
(二)涂层平整光滑,可精确控制厚度;
( 三) 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;
( 四) 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;
(五)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。
三、等离子喷涂技术的应用及发展趋势
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、汽车制造、石油化工、纺织机械、船舶等领域。近年来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用研究渐渐受到人们的重视,但仍存在许多问题需要解决,有以下几方面的发展趋势或方向[3]:
(一)研制全方位微电脑控制的高能、高速、高焓的新型等离子喷涂设备。深入研究探索新的诊断技术,利用现代测试技术,探索应用神经网络和模糊控制策略,实现等离子喷涂过程的智能控制,完善喷涂过程的实时诊断。
(二)合理选择喷涂工艺,优化工艺参数,改善粉末受热和熔化状态,减少环境对高温粒子的污染和氧化,从而形成性能优异的涂层。利用激光、超声波等现代技术,研究并应用复合工艺,使涂层结构更趋完善。
(三)进一步研究涂层的形成机理、孔隙形成机理,寻求消除或减少孔隙率的方法,以及研究涂层与基体的结合机理等,提高涂层结合强度。
(四)等离子弧或等离子火焰产生时,发出强烈的噪声损伤操作人员听觉器官,并辐射出红外、紫外线等,对人眼、皮肤伤害极大。因此,需研究开发出能有效防止光辐射、高噪音、有害衍生气体、粉尘及有害物质的新型等离子喷涂机,从而从根本上改善工作环境。
四、 结束语
等离子喷涂工艺的出现,推动了热喷涂技术的发展。等离子喷涂技术作为一种先进的工业技术,在近代工业中地位越来越重要,应用范围也在随着高新技术的发展而不断扩展,在使用上占据着重要地位 。
参考文献略
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