等离子喷涂的工作原理

等离子喷涂采用的是非转移弧。在阴极和阳极（喷嘴）之间产生直流电弧，该电弧把导入的工作气体加热电离成高温等离子，并从喷嘴喷出，形成等离子焰。粉末由送粉气体送入火焰中被熔化、加速、喷射到基体材料上形成膜。工作气体可用氩气、氮气，或者在这些气体中再掺入氢气，也可以用氩气和氮气的混合气体。等离子喷涂原理如图9-14所示。

1）等离子弧的参数可以在较大范围内改变，其温度不会随之在很大范围内变化，属于非转移弧等离子焰流。其中焰心温度可达30000K，喷嘴出口处的温度可达15000～20000K。轴向温度梯度较大，焰流速度在喷嘴出口处高达1000～2000m/s，但会迅速衰减，喷涂粉靠焰流加速，可得到高于150m/s的速度。等离子焰的温度分布如图9-15所示。(https://www.daowen.com)

2）等离子弧的加热能力取决于电功率、电效率、弧的焓值、热导率及热效率。电效率是放电气体的热功率和输入电功率之比；焓值是放电气体的热功率和其热量之比；热效率是粉末材料和工件所得到的那部分热功率与等离子焰流的总功率之比，热效率仅为25%～40%。影响等离子弧的加热参数很多，如电流、放电气体成分及流量、喷嘴尺寸与形状、阴阳极之间的距离等。

图9-14 等离子喷涂原理

1—气体 2—粉末 3—弧 4—涂层 5—基体

图9-15 等离子焰的温度分布