等離子噴涂超細熱噴涂粉末材料

一般來說，粒徑小于100nm的團圓體稱為超細熱噴涂粉末材料，或納米材料。納米材料屬于團簇與宏觀物體之間的過渡材料，具有一系列的奇特性。例如，當磁性粒子的尺寸小于磁疇的臨界尺寸時，磁性粒子的會萃是超順磁性的，矯頑力大大進步。超細金屬粉在一定的低溫下具有一定的保溫機能。超細熱噴涂粉末的特點之一是比表面積大。因為比表面積大，外界的化學和物理因素很輕易對其產生影響，顯示出更大的物理和化學活性，因此可以制成敏捷度高、響應速度快的傳感器。以及不同用途的催化劑。在美國固體火箭燃料中加入超細鋁粉，使燃料效率進步了幾個百分點。同時，因為尺寸小和表面效應，一些超細材料對較寬波段的電磁波具有較強的吸收能力。美國F-117A隱身飛機使用的一種隱身技術是，機身表面涂有超細電磁多層復合膜，在7-700兆赫波長下吸收和衰減高達14分貝。舉辦了四次納米材料國際會議，展示了納米材料在提高前輩磁記實材料、薄膜材料、導電泥漿、金屬陶瓷、化學催化、過濾和傳感器等領域的應用遠景。超細熱噴涂粉末的制備方法分為物理法和化學法。化學方法包括化學氣相沉積法、反應沉積法和醇水解法。物理方法包括激光汽化和等離子體汽化。等離子體蒸發法利用直流電弧等離子體的高溫使原料汽化，與其它氣體發生反應。經由冷卻沉積，可獲得超細熱噴涂粉末。

等離子噴涂具有效率高、工藝簡樸的特點。在實際應用中，為了獲得不亂大體積的等離子體，可以對材料進行足夠長時間的加熱和充分蒸發，從而進步材料制備效率。目前，直流電弧和射頻等離子體相結合的方法得到了廣泛的應用。混合等離子體法。實驗結果表明，混合等離子體法制備的Fe2O3、Si3N4、SiC、Sb2O3等材料具有納米尺寸和平均分布的特點。以東京大學和日本國家產業化化學實驗室為例，采用該方法制備了高純非晶態Si3N4和β-SiC超細粉體。10-20nm的分布率在80%以上，呈純白色。為了進一步進步制備效率和質量，研究了雙射頻等離子體和直流電弧等離子體的混合方法，以獲得更大、更不亂的等離子體電弧。

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此外，等離子噴涂濺射可以有效地細化粗晶熱噴涂粉末，比傳統的真空噴涂或超聲霧化更為利便、高效。這就是所謂的等離子熱基法，它是用等離子將50-100微米的熱噴涂粉末送入熔化過程，高速噴涂到溫度高于原料熔點的不銹鋼或陶瓷板上。因為板料的溫度高于原材料的熔點，原粉料不會沉積在板料上，而是因為表面張力“破碎摧毀”后反彈。它在凝聚前迅速球化，形成較小尺寸的熱噴涂粉末。例如，用80kw9m等離子噴涂設備、氮氣/氫氣工作氣體、不銹鋼基板，原料為50-100um銅粉，基板加熱到900℃左右，每小時熱基法可得到13.5-20.2kg/h（2-5）um的細銅粉。銅粉的氧化速率和粒度平均性均優于傳統的霧化法。

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