液体稳定等离子喷涂,喷枪可以采用水、乙醇、甲醇作为稳定液体,相应地产生氧化、中性或还原性的等离子体。
水稳等离子喷涂是用水作电离工质,产生并稳定等离子弧,利用其高温等离子射流熔化粉末材料进行喷涂的方法。水作稳定液时,喷嘴的冷却更为有效,而且电弧柱强烈紧缩等离子焰流有极高的热焓。水稳等离子喷涂的功率很大,达200KW以上,特别适合喷涂高熔点的陶瓷材料,而且喷涂效率高、成本低。
水稳等离子喷涂原理
与气稳等离子喷涂一样,水稳等离子喷涂也是利用喷枪产生等离子射流进行喷涂。水稳等离子喷枪是根据液流漩涡的构思来设计的,在电弧枪的轴向组装着几只金属导流环,彼此间用隔膜绝缘。一定压力的水进入喷枪后,分配到各导流环,经导流环的切向小孔进入电弧腔,沿导流环的壁面产生液流漩涡,而后流出腔室,通过抽吸回到储槽。水流漩涡衣服在壁面上,在电弧腔里形成空心。在喷枪的后端插入碳棒,碳棒与漩涡腔密封,但能通过电机电动向前推进。
碳棒接整流电源阴极,旋转阳极接电源正极,借助金属丝短接产生电弧。电弧穿过液流漩涡的空心芯子落在旋转阳极上。液流漩涡使弧柱和电弧腔的金属壁“绝缘”,并冷却电弧,对电弧起到强烈的压缩作用。在电弧的加热下,漩涡表面的部分水被蒸发,蒸汽向喷嘴方向流动,在流动过程中被电离,形成电弧等离子体。产生的等离子弧离开喷嘴后,体积迅速膨胀,产生告诉等离子射流。在喷嘴出口处往等离子射流中送入粉末,粉末被加热熔化和加速,形成喷涂粒子束。
与气稳等离子弧不一样,水稳弧的弧柱长度取决于电弧腔的长度,几乎保持不变(碳棒烧损后随机送进),因而弧压是不变的。由于弧长是气稳弧的数倍,而且是将水蒸气中的氢和氧电离,因而弧压很高,可达340V,电弧电流即或只有450A,电弧功率也可以达到153KW。
由于水稳等离子焰在气压条件下发生扩张,并以高速度喷射。从而使焰长度增加,且在焰的尾部温度不低于大气中的等离子焰,粉末在等离子焰中的停留时间增加,提高了熔融效率,且粉末飞行速度也增加,从而获得致密性好、气孔率低的涂层。可以使涂层成分保持与喷涂前粉末成分相同,也可以通过改变喷涂室气氛来获得复合化合物涂层。
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