等离子喷涂不仅是目前最常用的制备热障涂层的热喷涂技术, 同时也是最早用于制造热障涂层的先进工艺。它是用等离子体发生器(等离子喷枪)产生等离子体 , 同时送粉器管中输送的粉末在等离子体焰流中被加热至熔化状态, 并高速喷涂在工件表面而形成涂层。当熔融状态的球形粉末撞击零件表面时 ,将发生塑性变形, 附在工件表面 , 各颗粒也依次靠塑性变形而相互粘结, 随着喷涂时间的延长 , 工件表面就获得了一定尺寸的喷涂层。目前用于制备热障涂层的等离子喷涂技术主要包括以下几种形式:(1)常规等离子喷涂,又称为大气等离子喷涂(APS), 它是利用氮气和氩气等离子体提供 4400～ 5500℃的粉末加热区域 ,将陶瓷或金属粉末加热至熔融状态 ,喷向工件表面, 粒子变形堆积形成涂层 , APS的功率一般为 30～ 80kW。(2)高能等离子喷涂的功率范围为 100 ～ 250kW , 等离子体焰流出口温度可达 8000 ℃左右。由于功率大, 等离子射流速度高, 可使粉末完全熔化, 并具有高的粒子碰撞速度 。因此得到的涂层结合强度高 、致密、且污染较少。(3)低压等离子喷涂的功率范围一般为 50 ～100kW , 低压室压力为 10 ～ 50kPa 。由于压力低 , 等离子束径粗而长、速度快、氧含量低 , 加上基体温度高 , 所以形成的涂层含氧量低, 涂层致密、质量好, 但设备相当昂贵。(4)超音速等离子喷涂(PlazJet)是利用非转移型弧与高速气流混合时出现的“扩展弧” ,得到稳定聚集的超音速等离子体焰流进行喷涂的方法 。该方式具有设备投资少 、材料来源广、涂层质量好、生产效率高等诸多优点[14] 。最初超音速等离子喷涂的最大功率多为 80kW , 技术革新的高效能超音速喷枪出现后使功率降低到 30 ～ 70kW , 但涂层的质量明显优于普通等离子涂层 , 与高能等离子喷涂相当。(5)溶液注入等离子喷涂(SPPS)是将事先配制好的制备热障涂层的溶液在气流作用下 ,通过雾化喷嘴将其注入等离子体焰流中, 溶液微粒在热等离子体中发生一定的物理化学变化 ,最终在等离子体焰流的加速加热作用下 , 沉积到基体表面形成涂层。相对于一般的 APS 涂层 , 溶液注入等离子喷涂层在结构上发生了显著改变, 在涂层的截面很少看到片层结构和平行于基体表面的微裂纹。涂层的力学性能与基体材料的结合能力都得到较大改善 。同时 , 由于涂层结构及力学性能的整体改善, 使沉积厚度较大的热障涂层成为可能。
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