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低压等离子喷涂

工艺方法

低压等离子喷涂又称真空等离子喷涂，是将等离子喷涂工艺在低压保护性气氛中进行操作，从而获得成分不受污染、结合强度高、涂层致密的一种工艺方法。从20世纪70年代末、80年代初开始在工业上推广应用。

低压等离子喷涂工艺过程
低压等离子喷涂I艺过程包括：抽真空、工件预热电清理、涂层制备和冷却等过程。
(1)抽真空并充惰性气体。将工作室抽真空到2.6Pa，然后向工作室中充入氩气使室内压力达1.3X10Pa。
(2)工件预热。采用正向转移弧，即工件为阳极，喷枪为阴极对工件进行预热。这种转移弧的加热方法比一般的非转移弧预热可节省50%的时间(对小的工件可省去预热工序)。
(3)电清理。采用反向转移弧，即工件为阴极，喷枪为阳极，利用电弧对工件表面进行溅射清理，可将工件表面的氧化膜及其它污物去除，从而产生一个话性很高的表面，以使涂层和基体产生一定的冶金结合(实用中均用联合弧将电路接通后，再用转移弧工作)。
(4)涂层制备。
(5)冷却。喷涂完毕后工作室要继续维持低压惰性气氛直到工件冷却到100℃以下，再充人空气。
低压等离子喷涂工艺控制
1)喷涂前的基体表面处理
喷砂处理对低压等离子喷涂的涂层结合强度显得并不重要，相反在薄的基体上，采用喷砂是有害的，可能在结合区域带有杂质。只采用化学腐蚀几乎不可能使涂层与基体有可靠的结合。提高结合强度更为有效的办法是用转移弧清理、预热钻体表面，并在喷涂过程中加热基体以改善结合性能。
2)工艺参数的选择，影响涂层结构和性能的参数有以下五个：
(1)等离子射流。其特性主要取决于电流、气体种类、气体流量，应由微处理机监控,以保证高的精度和再现性。
(2)供粉。低压等离子喷涂系统要用相同纯度的粉末，在粉末送到喷枪之前，对粉未要进行干燥和真空除氧处理。
(3)基体质量。采用转移弧清理和加热基体。
(4)工件的运动。喷涂操作时，为使复杂零件表面获得均匀的涂层厚度，采用机械系统操纵喷枪，由工件操纵机构移动工件。
(5)粉末输送和注入状态。
低压等离子喷涂的特点
低压等离子喷涂是将等离子喷枪、工件及其运转机械置于低真空或选定的可控气氛的密闭室里，在室外控制喷涂过程,通过真空和过滤系统，保持真空室一定的真空度。当等离子射流进人低真空环境,其形态和特性都将发生变化。低压等离子喷涂主要特点如下：
1)等离子射流束长，粒子受热充分。
2)粒子速度高。
3)金属粒子几乎无氧化。
4)基体预热温度高。
5)可进行自净化表面预处理。
6)喷涂距离对除层性能的影响小。
7)沉积速率高。
8)除层性能优异。
9)操作条件好。
真空等离子喷涂的主要缺点
(1)设备昂贵，一次性投资高。一台全自动的真空等离子喷涂设备售价高达100万美元，因此，它主要用于宇航等尖端工业的关键部件喷涂，如燃气轮机部件、火箭喷管等。
(2)工件尺寸受真空室限制。
(3)低气压等离子射流的加热效率降低，热焓值较低，不易喷涂高熔点材料。
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