等離子噴涂的原理是什么？

等離子噴涂是一種材料表面強化和表面改性技術，可使基材表面具有耐磨、耐侵蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等機能。 等離子噴涂技術是以直流電驅動的等離子弧為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱至熔融或半熔融狀態，并高速噴涂在預處理工件表面形成 堅固的表面層。等離子噴涂也用于醫療目的。 在人造骨表面噴上幾十微米的一層，作為強化人造骨和增強其親和力的方法。

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等離子噴涂技術特點：

等離子噴涂技術是繼火焰噴涂后鼎力發展起來的一種新型多用途精密噴涂方法。 具有：①超高溫特性，便于噴涂高熔點材料。②噴涂顆粒速度快，涂層致密，結合強度高。③因為采用惰性氣體作為工作氣體，噴涂材料不易氧化。
等離子的形成（以N2為例）：
在0°k時，N2分子的兩個原子呈啞鈴狀，僅沿x、y和z方向運動；
大于10°k時，開始旋轉；
大于10000°k時，原子間會發生振動，分子間碰撞會使分子解離，成為單原子：
N2+Ud——>N+N 其中Ud為解離能
假如溫度再次升高，原子將被電離： N+Ui——>N++e 其中 Ui 是電離能
氣體電離后，空間中不僅有原子，還有正離子和自由電子。這種狀態稱為等離子體。

等離子體可分為三類：

1、高溫高壓等離子體，電離度100%，溫度數億度，用于核聚變研究；

2、低溫低壓等離子體，電離度小于1%，溫度僅為50-250度；

3、在高溫低壓等離子體中，1%以上的氣體被電離，溫度達幾萬度。離子、自由電子和未電離原子的動能接近熱平衡。熱噴涂中使用的恰是這種類型的等離子體。

噴涂原理：等離子噴涂是通過等離子弧進行的。離子弧是壓縮弧。與自由電弧比擬，其弧柱細，電流密度大，氣體電離度高，因此具有溫度高、能量集中、電弧不亂性好等特點。

根據電源連接方式的不同，等離子弧的形式有以下三種：

1、非轉移弧：指陰極和噴嘴之間產生的等離子弧。在這種情況下，正極與噴嘴相連，工件不帶電，陰極與噴嘴內壁之間產生電弧。工作氣體被陰極和噴嘴之間的電弧加熱，引起全部或部門電離，然后從噴嘴噴出。等離子火焰（或等離子射流）。這種類型的等離子弧用于粒子噴涂。

2、轉移弧：電弧離開噴槍，轉移到被加工件上的等離子弧上。在這種情況下，噴嘴不接電源，工件接正極，電弧在噴槍的陰極和陽極（工件）之間飛行，工作氣體圍繞電弧送入然后從噴嘴噴出。等離子切割、等離子弧焊、等離子弧熔煉均采用這種等離子弧。

3、復合弧：非轉移弧點燃轉移弧并加熱金屬粉末，轉移弧加熱工件在表面產生熔池。在這種情況下，噴嘴和工件都連接到正極。等離子噴焊使用這種等離子弧。進行等粒子噴涂時，**先在陰極和陽極（噴嘴）之間產生直流電弧。電弧將引入的工作氣體加熱并電離成高溫等離子體，從噴嘴噴出，形成等離子體火焰。等離子火焰的溫度非常高。中央溫度可達30000°K，噴嘴出口溫度可達15000～20000°K。噴嘴出口火焰速度可達1000～2000m/s，但衰減較快。粉體由送粉氣送入火焰中熔化，并通過火焰流加速獲得150m/s以上的速度，噴到基材上形成薄膜。

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