降低等离子电流密度的方法之一就是使用多阴极/多阳极设计,将电流分散到多个电极上。
AxialIII等离子喷枪是在1990年由UniversityofBritishColumbia发明,由NorthwestMettech公司商业化成功。它采用的是三阴极、三阳极设计,同时使用了集束器将三束等离子焰流汇聚成一束焰流喷出,采用轴向送粉设计。AxialIII喷枪的专利设计使得电弧拉长,工作时使用高电压(100~200V)、低电流(75~250A),使得喷枪部件寿命大大延长。据报道,在130~150kW的高功率下运行时,阳极寿命为50h,而阴极为100h。若在50~80kW的功率下运行,此时的阴、阳极寿命将会达到200h。KlausLandes教授于1993年发明了三阴极等离子喷枪,目前最新型号为TriplexPro200。Triplex喷枪结构为三阴极和单阳极,将等电弧等分成三束,三束弧的弧根起弧后在阳极上固定不动,最高使用功率可达65kW,一般工作参数为电压82~98V,电流460~540A,配件寿命超过200h。但是,Triplex需采用Ar/He作为等离子气体,因此导致使用成本偏高。由于其所需的等离子气体流量低于9MB和F4等离子喷枪,因此粉末粒子速度较低,粉末在等离子束流中停留时间延长,有利于喷涂导热差的陶瓷粉末。如喷涂氧化锆可磨耗涂层时,沉积效率约50%,而送粉量超过150g/min,因此总的喷涂效率是9MB的3.9倍以上。
最近,KlausLandes教授又设计开发了三阳极等离子喷枪,目前由德国GTV公司进行商业化开发。Delta喷枪采用的是三阳极、单阴极设计。在起弧时,先由一个靠近阴极的辅助阳极引弧,再将阳极电压切换到3个阳极上,这样在阴极和阳极之间的绝缘通道上形成稳定单个电弧,而电弧在分为3块的阳极上形成3个弧根。Delta喷枪采用外送粉方式,送粉量比F4喷枪提高一倍以上,能稳定工作在50kW左右,显示出了比F4喷枪弧更稳定的性能,但需进一步的优化才能完全发挥其优势。
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