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等离子喷涂工艺介绍

发布时间:2021/6/22 14:50:28 | 浏览次数:


等离子喷涂工艺,大约在1940年发明,仍然是最通用和广泛使用的热喷涂工艺之一。多年来,随着等离子喷涂涂层应用范围的不断扩大,工艺改进提高了等离子喷涂沉积材料的质量和一致性。例如,20世纪80年代广泛采用可控气氛喷涂(通常称为低压等离子喷涂LPPS) 或真空等离子喷涂VPS) 大大提高了等离子喷涂金属涂层的质量。这导致了许多新的应用,如涂层关键涡轮发动机零件和医疗植入物。工艺理解和控制的进步以及等离子炬设计的改进也有助于提高涂层质量和产品均匀性。然而,尽管几十年来有了重大改进,但基本工艺技术,即加热粉末颗粒,将熔融或半熔融液滴喷射到视线基板表面,基本上保持不变。

本文讨论了等离子喷涂技术的一些有趣的发展,这些发展为超越等离子喷涂技术的一些传统局限性,使用根本不同的沉积机制制备涂层提供了机会。这项新技术提供了使用固体、液体甚至气体原料快速沉积各种材料的能力,这些材料不仅是熔融液滴,而且来自气相。与传统的真空等离子喷涂相比,它还提供了更高的等离子速度。所的涂层在许多方面与传统的物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)工艺制备的涂层相似。然而,沉积速率大约比传统的PVD和CVD工艺高一个数量级,例如约5μm/min而不是约0.5μm/min。这些新的工艺技术可以产生致密(90%理论密度)涂层,厚度约为1至100微米。最后,与传统的等离子喷涂不同,这种新兴的工艺技术并不严格局限于视线沉积。

本文首先简要介绍了美国新墨西哥州阿尔伯克基市桑迪亚国家实验室的低压等离子喷涂系统,该系统经过改进,可在低于133pa(1torr)的腔室压力下实现连续操作。然后回顾了极低压力下等离子体射流的特性,接着讨论了各种不同的工艺操作制度以及基于现有有限数据得出的一些涂层特性。最后,对这一新技术的潜在应用作了简要评述。



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