等离子喷涂是以非转移性电弧产生的高温等离子射流为热源加热加速粉末材料实现涂层制备的.基于等离子射流温度可达到1000℃以上,等离子喷涂可以制备任何具有熔点的材料的涂层,适用性最户。随着超音速火焰喷涂的应用、电弧喷涂的进一步开发,等离子喷涂主要在制备氧化物陶瓷涂层与高熔点金属合金涂层方面,呈现出其他方法不可替代的特征。自上世纪50年代后期等离子喷涂技术出现以来,其发展主要体现在等离子电弧功率的不断提高,从60年代初期的20kw,经过40kw,在70年代后期达到目前常用的8k0w级,随后在80年代达到200kw级。然而陶瓷粉末的沉积效率与涂层的耐磨损性能并不直接随等离子电弧功率的增加而增加,而与送粉条件等影响粒子加热的因素密切相关。等离子喷涂中粒子的加热程度决定了涂层的粒子间结合状态从而决定涂层的性能。随等离子粒子电弧功率的增加,粒子间结合率增加到最大约32%后不再增加,这是由于喷涂粒子的沉积效率与粒子间结合率主要由粒子温度决定。通过测量喷涂过程中粉末粒子的平均温度并与粉末的沉积效率比较发现,沉积效率与粒子温度具有明显的相关性川。这一结果也表明当喷涂粒子表面平均温度低于材料熔点时,随温度的增加沉积效率显著增加,而仅靠等离子电弧功率难以提高陶瓷粉末的沉积效率。另一方面,在正常喷涂范围内随着喷涂距离的增加,粒子的速度与温度都将呈现下降趋势,这将导致涂层内粒子间平均结合率随距离的增加而减小。因此,通过送粉条件与工艺参数(如喷涂距离)的选择,控制喷涂粒子在碰撞基体前处于相对较高的熔化状态与温度是提高陶瓷粉末沉积效率、改善涂层性能的基本途径。
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