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誰(shuí)知道等離子噴涂(APS)有什么缺陷嗎？

誰(shuí)知道等離子噴涂有什么缺陷嗎？: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-01-24

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水穩(wěn)等離子噴涂是占據(jù)重要地位的氣穩(wěn)等離子噴涂的另一種選擇。它的優(yōu)點(diǎn)突出：功率大、成本低、噴涂速度高。在熱噴涂技術(shù)向大產(chǎn)值和大批量邁進(jìn)的形勢(shì)下，這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始受到更多的重視和應(yīng)用。一、概述早在八十年前，德國(guó)西門(mén)子公司的技術(shù)人員就提出了水穩(wěn)等離子弧的概念。盡管人們對(duì)這種電弧形式已認(rèn)識(shí)很久，但對(duì)其性能及對(duì)該電弧工藝的控制卻知之甚少。上世紀(jì)50年代，歐洲的科學(xué)家對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室研究，60年代末，水穩(wěn)等離子工藝被最終用于切割和熱噴涂。目前，水穩(wěn)等離子已成功地推向市場(chǎng)，應(yīng)用于多種工業(yè)領(lǐng)域。氣穩(wěn)等離子噴涂（非轉(zhuǎn)移弧）所能提供的溫度通常為8000°C ― 14000°C，每公斤等離子氣所產(chǎn)生的焓值大體為1 ~ 100MJ/Kg。由于弧室壁的熱載荷的限制，提供再高的溫度或更大的熱焓值將非常困難。水穩(wěn)等離子弧則靠室壁蒸發(fā)而形成的，從而能夠提供更高的溫度及熱焓。迄今，市場(chǎng)上可提供的水穩(wěn)等離子噴涂設(shè)備，其功率可達(dá)120 ~ 200Kw，最大溫度可達(dá)50000度，每小時(shí)可噴涂近100公斤金屬，30-60公斤陶瓷粉。二、工作原理水穩(wěn)等離子弧產(chǎn)生的基本原理如圖1所示。首先，水呈切線方向注入弧室從而產(chǎn)生水漩渦，起弧便發(fā)生在水漩渦的中心。水漩渦內(nèi)徑的部分流入了出水孔。傳導(dǎo)弧心所散發(fā)的能量通過(guò)輻射、熱傳導(dǎo)和紊流導(dǎo)入水渦流的內(nèi)側(cè)。于是，水的蒸發(fā)、熱氣的受熱與電離便產(chǎn)生等離子弧。水蒸發(fā)的速度與到達(dá)水表面的功率大小有關(guān)。其它所轉(zhuǎn)移的能量被弧束與水表面之間的蒸氣所吸收，并產(chǎn)生熱量進(jìn)而使蒸氣電離。當(dāng)然，一部分熱能也隨水而流走。三、水穩(wěn)等離子（LP）的特點(diǎn) 當(dāng)前工業(yè)上所采用的典型的水穩(wěn)等離子(LP)噴涂設(shè)備是捷克布拉格等離子物理研究所指導(dǎo)開(kāi)發(fā)的PAL160型。該系統(tǒng)是由特殊形狀的腔室、旋轉(zhuǎn)冷卻的陽(yáng)極和自耗石墨陰極構(gòu)成。系統(tǒng)的核心是陰陽(yáng)兩極之間的起弧過(guò)程，起弧是靠切線方向輸入的水流中央的金屬絲打火所引發(fā)。該過(guò)程依靠外層水流來(lái)冷卻腔壁，而不必象氣穩(wěn)等離子弧那樣，需要兩套獨(dú)立的工藝–穩(wěn)弧與冷卻。但水穩(wěn)等離子弧工藝具有弧焰不太穩(wěn)定，電極易腐蝕等缺點(diǎn)。很明顯，氣穩(wěn)等離子?。℅P）適用于對(duì)噴涂質(zhì)量要求高、噴涂面積小、工藝精細(xì)的作業(yè)，噴涂材料一般較為特殊、價(jià)格較昂貴；而水穩(wěn)等離子噴涂(LP)則是用于大面積、高速率作業(yè)，尤其適用于批量噴涂氧化物材料，對(duì)于大量生產(chǎn)球形粉末材料也是最佳的選擇。四、水穩(wěn)（LP）和氣穩(wěn)等離子(GP)噴涂?jī)?yōu)缺點(diǎn)的比較氣穩(wěn)等離子（GP）噴涂優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單起弧較容易電極壽命長(zhǎng) 燃燒穩(wěn)定獨(dú)立的氣流與壓力控制效率更高缺點(diǎn)：載氣價(jià)格昂貴兩種介質(zhì)體系（穩(wěn)弧及冷卻）噴涂速率小對(duì)噴涂材料質(zhì)量要求高水穩(wěn)等離子（LP）噴涂優(yōu)點(diǎn)：高功率、高能量，最高可達(dá)200Kw以上高噴涂速率，噴涂氧化鋁粉可達(dá)100公斤/小時(shí) 噴涂介質(zhì)只采用單一的自來(lái)水，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì) 等離子體中只有O和H原子可噴涂低質(zhì)廉價(jià)的粉末缺點(diǎn)：機(jī)械構(gòu)造和起弧較復(fù)雜電極易腐蝕穩(wěn)定性較差五、應(yīng)用在德國(guó)，水穩(wěn)等離子噴涂主要應(yīng)用于自由放置零件的生產(chǎn)；在美國(guó)，用于生產(chǎn)金屬作業(yè)的涂層棒，在俄羅斯，主要用于采礦和石油工業(yè)所用的耐磨工件。一直以來(lái)人們普遍認(rèn)為水穩(wěn)等離子是一種容易氧化的噴涂工藝，所以對(duì)該工藝一般持較為保守的態(tài)度，并一直只用水穩(wěn)等離子來(lái)噴涂氧化物陶瓷粉末?，F(xiàn)已證明事實(shí)并非如此，氧化其實(shí)發(fā)生在載氣在送粉過(guò)程中所起的反應(yīng)，所以說(shuō)，水穩(wěn)等離子可噴涂任何的材料。目前，有三家捷克的公司一直在用水穩(wěn)等離子噴涂設(shè)備噴涂羅拉件、風(fēng)機(jī)葉片、鍋爐部件等等。最成功的實(shí)例當(dāng)屬用于噴涂電爐石墨電極④；在玻璃工業(yè)中，噴涂ZrSiO4能夠大大延長(zhǎng)攪拌器和進(jìn)料器的使用壽命；還有一項(xiàng)典型的應(yīng)用便是生產(chǎn)球形粉末材料，因?yàn)樗蕵O高。六、結(jié)語(yǔ) 在氣穩(wěn)等離子噴涂占據(jù)著領(lǐng)導(dǎo)地位的今天，水穩(wěn)等離子噴涂的出現(xiàn)為人們提供了一種互補(bǔ)的選擇。水穩(wěn)等離子噴涂的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)都較為突出：功率大、運(yùn)行成本低、噴涂速度高；但結(jié)構(gòu)與工藝過(guò)為復(fù)雜。在當(dāng)今熱噴涂技術(shù)向大產(chǎn)值、大批量邁進(jìn)的形勢(shì)下，這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始受到更多的重視和應(yīng)用。參考文獻(xiàn)： B. Gross, B. Grycz.和K. Miklossy Plasma Technology, London, 1968 Dubsky, J., B. Kolman, F. Kroupa和A. Macku, 第5屆氧化鋁會(huì)議，布拉格，1990年 Chraska, P., J. Dubsky, B. Kolman, J. Ilavsky和J. Forman, Thermal Spray Technology(1992) 捷克專利PV4584/83 (end): 回答者：網(wǎng)友

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