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[科普中国]-低压等离子喷涂

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低压等离子喷涂又称真空等离子喷涂,是将等离子喷涂工艺在低压保护性气氛中进行操作,从而获得成分不受污染、结合强度高、涂层致密的一种工艺方法。从20世纪70年代末、80年代初开始在工业上推广应用。

低压等离子喷涂工艺过程低压等离子喷涂I艺过程包括:抽真空、工件预热电清理、涂层制备和冷却等过程。

(1)抽真空并充惰性气体。将工作室抽真空到2.6Pa,然后向工作室中充入氩气使室内压力达1.3X10Pa。

(2)工件预热。采用正向转移弧,即工件为阳极,喷枪为阴极对工件进行预热。这种转移弧的加热方法比一般的非转移弧预热可节省50%的时间(对小的工件可省去预热工序)。

(3)电清理。采用反向转移弧,即工件为阴极,喷枪为阳极,利用电弧对工件表面进行溅射清理,可将工件表面的氧化膜及其它污物去除,从而产生一个话性很高的表面,以使涂层和基体产生一定的冶金结合(实用中均用联合弧将电路接通后,再用转移弧工作)。

(4)涂层制备。

(5)冷却。喷涂完毕后工作室要继续维持低压惰性气氛直到工件冷却到100℃以下,再充人空气。1

低压等离子喷涂工艺控制1)喷涂前的基体表面处理

喷砂处理对低压等离子喷涂的涂层结合强度显得并不重要,相反在薄的基体上,采用喷砂是有害的,可能在结合区域带有杂质。只采用化学腐蚀几乎不可能使涂层与基体有可靠的结合。提高结合强度更为有效的办法是用转移弧清理、预热钻体表面,并在喷涂过程中加热基体以改善结合性能。

2)工艺参数的选择,影响涂层结构和性能的参数有以下五个:

(1)等离子射流。其特性主要取决于电流、气体种类、气体流量,应由微处理机监控,以保证高的精度和再现性。

(2)供粉。低压等离子喷涂系统要用相同纯度的粉末,在粉末送到喷枪之前,对粉未要进行干燥和真空除氧处理。

(3)基体质量。采用转移弧清理和加热基体。

(4)工件的运动。喷涂操作时,为使复杂零件表面获得均匀的涂层厚度,采用机械系统操纵喷枪,由工件操纵机构移动工件。

(5)粉末输送和注入状态。1

低压等离子喷涂的特点低压等离子喷涂是将等离子喷枪、工件及其运转机械置于低真空或选定的可控气氛的密闭室里,在室外控制喷涂过程,通过真空和过滤系统,保持真空室一定的真空度。当等离子射流进人低真空环境,其形态和特性都将发生变化。低压等离子喷涂主要特点如下:

1)等离子射流束长,粒子受热充分。

2)粒子速度高。

3)金属粒子几乎无氧化。

4)基体预热温度高。

5)可进行自净化表面预处理。

6)喷涂距离对除层性能的影响小。

7)沉积速率高。

8)除层性能优异。

9)操作条件好。1

真空等离子喷涂的主要缺点(1)设备昂贵,一次性投资高。一台全自动的真空等离子喷涂设备售价高达100万美元,因此,它主要用于宇航等尖端工业的关键部件喷涂,如燃气轮机部件、火箭喷管等。

(2)工件尺寸受真空室限制。

(3)低气压等离子射流的加热效率降低,热焓值较低,不易喷涂高熔点材料。1

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学