等离子喷涂的基础发展了新的技术
1.真空等离子喷涂(又叫低压等离子喷涂)
真空等离子喷涂是在气氛可控的,4~40kpa的密封室内进行喷涂的技术。
因为工作气体等离子化后,是在低压气氛中边膨胀体积边喷出的,所以喷流速度是超音速的,而且非常适合于对氧化高度敏感的材料。
2.水稳等离子喷涂
前面说的等离子喷涂的工作介质都是气体,而这种方法的工作介质不是气而是水,它是一种高功率或高速等离子喷涂的方法,其工作原理是:
喷枪内通入高压水流,并在枪筒内壁形成涡流,这时,在枪体后部的阴极和枪体前部的旋转阳极间产生直流电弧,使枪筒内壁表面的一部分蒸发、分解,变成等离子态,产生连续的等离子弧。由于旋转涡流水的聚束作用,其能量密度提高,燃烧稳定,因此,可喷涂高熔点材料,特别是氧化物陶瓷,喷涂效率非常高
3.气稳等离子喷涂
气稳等离子喷涂的原理是由等离子喷枪(等离子弧发生器)产生等离子射流(电弧焰流)。喷枪的电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接整流电源的正、负极,向喷枪供给工作气体(ar、n2等),通过高频火花引燃电弧。电弧将气体加热到很高的温度,使气体电离,在热收缩效应、自磁收缩效应和机械效应的作用下,电弧被压缩,产生非转移性等离子弧。高温等离子气体从喷嘴喷出后,体积迅速膨胀,形成高温高速等离子射流。送分气流推动粉末进入等离子射流后,被迅速加热到熔融或半熔融状态,并将等离子射流加速,形成飞翔基材的喷涂离子束,陆续撞击到经预处理的基材表面,形成涂层。大气等离子喷涂用氩气、氮气、氢气作为等离子气。
等离子设备相比传统设备的优势在于以下几个方面:
1.清洁有效
等离子体能量密度大,反应速度快,可以有效清除污染物,如空气中的细菌、病毒、甲醛、苯等有害物质,水中的金属离子、难降解有机物等,不会留下二次污染物。此外,等离子体还可以分解有机废气,在化工行业、食品加工厂、油漆涂料产品等领域中具有广泛的应用。
2.一体化设计
现代等离子设备通常采用一体化设计,可以将发电、制氢、催化裂化、氧化脱硫、高温处理等过程集成在一起,并且可以实现自动化、智能化控制和在线监测,大大提高了生产效率和安全性。
3.节能环保
等离子技术是一种清洁的、低碳的新型能源技术,与传统燃烧技术相比,其反应速率快,能量转换率高,在产生能量时几乎不会产生任何污染物,是一种非常环保的能源选择,在未来能源结构的优化中具有重要地位。
4.多功能性
等离子设备可以广泛应用于各个领域。例如,它可以用于核聚变能源领域,是未来人类解决能源危机有希望的一种方案;还可以用于太阳能热发电和光伏技术上,可以又很好的解决太阳能用电中的技术难题;在医学领域,等离子体可以成为治疗肿瘤和其他疾病的重要手段;同时,等离子体还可以用于激光熔凝、表面改性、新材料开发等方面。关于等离子表面处理机在表面发生的反应,需要先了解等离子体的概念。等离子体是一种高能量的物质状态,由带正电荷的离子和带负电荷的电子组成。等离子体可以通过加热、电离、激光等方式产生,具有高能量、高速度、高温度等特点,可以对表面进行处理。
等离子表面处理机利用等离子体对表面进行处理,主要包括以下几种反应:
1.离子轰击反应:等离子体中的离子具有高能量,可以对表面进行轰击,使表面发生化学反应。例如,氮离子轰击金属表面可以形成氮化物层,提高金属的硬度和耐磨性。
2.化学反应:等离子体中的离子和分子可以与表面的原子或分子发生化学反应,形成新的化合物。例如,氧离子可以与金属表面的氧化物反应,形成金属氧化物层,提高金属的耐腐蚀性。
3.氧化还原反应:等离子体中的离子和分子可以与表面的原子或分子发生氧化还原反应,改变表面的化学性质。例如,氧离子可以将金属表面的氧化物还原成金属,提高金属的导电性和导热性。
4.晶格缺陷修复:等离子体中的离子和分子可以填补表面的晶格缺陷,提高表面的结晶度和机械性能。例如,氮离子可以填补金属表面的晶格缺陷,提高金属的强度和韧性。
以上是等离子表面处理机在表面发生的一些常见反应,不同的反应会对表面产生不同的影响。在使用等离子表面处理机时,需要根据具体的材料和处理要求选择合适的处理参数和反应方式,以达到佳的处理效果。