等離子噴涂的參數(shù)與噴涂間距

等離子噴涂的參數(shù)首要有工作氣體的成分和流量、電參數(shù)、送粉量、噴涂間距和噴涂方向、噴槍和產(chǎn)品工件的相應(yīng)移動速度等。
 

科普知識：等離子噴涂的參數(shù)與噴涂間距

1.等離子噴涂參數(shù)之氣參數(shù)（流量）
 
主氣的流量是重要的工藝參數(shù)的一種，它直接干擾到等離子焰流的熱焓和速度，繼而干擾噴涂效率和涂層孔隙率等。當(dāng)噴涂功率相應(yīng)時(shí)，主氣流過量或過小均會導(dǎo)致噴涂效率的降低和涂層孔隙率的晉升（熱噴涂與再制造）。氣流過量，離子濃度降低，過量的氣體會冷卻等離子的焰流，有損粉末的加熱，粉末熔化不充足，使噴涂效率降低，涂層組織松散，孔隙率晉升；相反主氣流量過小，會使焰流軟弱無力，次級氣在工作氣體中的相應(yīng)含量晉升，造成射流熱焓和溫度的增強(qiáng)，使噴涂粉末過熔。
 
次級氣的流量變化首要反映在噴涂電壓的變化上。
 
送粉氣的壓力和流量對涂層品質(zhì)的干擾也非常大。對外送粉噴槍而言，送粉氣對涂層品質(zhì)的干擾特別比較嚴(yán)峻。如圖所示，送粉氣壓力和流量過小會使粉末很難做到焰流中央，過大則會使粉末穿過射流中央，造成比較嚴(yán)峻的“邊界效應(yīng)”，導(dǎo)致涂層松散，相結(jié)合強(qiáng)度降低。
 
針對內(nèi)送粉噴槍而言，送粉氣壓力和流量過大相同不能把粉末送入焰心，若過小，則易造成堵塞噴嘴，比較嚴(yán)峻時(shí)則會燒壞噴嘴（熱噴涂與再制造）。若要非常大送粉氣壓力和流量才能把粉末送入焰心，則須檢查供粉系統(tǒng)的氣密性，是否漏氣。
 
所以送粉氣的壓力和流量應(yīng)按照送粉量的大小、粉末的比重、粉末的活動性以及供粉系統(tǒng)的機(jī)能、射流的功率和剛性來選擇。
 
2.等離子噴涂參數(shù)之電參數(shù)
 
功率
 
輸入功率大小首先要知足能夠?qū)⒎勰┤刍^好。產(chǎn)生涂層的粉末所需的熱功率應(yīng)是：
 
式中：Gf——單位時(shí)間的送粉量
 
T0，Tm，Tr——粉末原始溫度、粉末熔點(diǎn)和粉末過熱的溫度；
 
Cs，Cm——粉末固態(tài)和熔態(tài)的比熱；
 
Hr——熔融粉末材料在Tr下的熱焓增量。
 
按照等離子焰流能量利用系數(shù)ηf，可估算出噴嘴出口處等離子體的熱功率qp：
 
最后按噴槍效率η，可估算出所需輸入的功率P：
 
式中：0.24——電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿南禂?shù)
 
通常情況下，選用較高的功率值比較好。通常情況下等離子噴涂較常用的功率為20~35kW，而HEPJet高效能超音速等離子噴涂較常用的功率為45~65kW。
 
3.等離子噴涂參數(shù)之噴涂間距
 
噴涂間距是指噴嘴端面到基體表層的直線間隔。粉末在等離子焰流中加熱和加速都需用過段時(shí)間，所以應(yīng)該有一個(gè)適合的噴涂間距，噴涂間距過近，會因粉末加熱時(shí)間短，撞擊變形不充足而干擾涂層品質(zhì)，還會使零件受等離子焰流的干擾而溫度升高快、泛起比較嚴(yán)峻氧化，造成涂層脫落（熱噴涂與再制造）。噴涂間距過遠(yuǎn)又會使已經(jīng)加熱到熔融狀態(tài)的粉末在與零件接觸時(shí)冷了下去，飛行速度也逐漸降低，相同干擾涂層品質(zhì)，噴涂效率會顯著降低。等離子噴涂的噴涂通常為70-150mm。
 
4.等離子噴涂參數(shù)之送粉速率
 
送粉速率指單位時(shí)間的送粉量，它直接干擾到噴涂效率和涂層品質(zhì)。送粉量應(yīng)當(dāng)與熱源參數(shù)相匹配。針對同種牌號同種粒度的粉末，在不一樣的送粉量下，應(yīng)當(dāng)施加不一樣的輸入功率。當(dāng)送粉量一致時(shí)，如果熱源功率參數(shù)過小，則粉末熔化不良，涂層中夾雜的生粉多，粉末撞擊產(chǎn)品工件時(shí)變形不充足，并有較多的粉末彈跳損失，沉積效率低，涂層品質(zhì)降低。相反若熱源功率參數(shù)過大，固然粉末的熔化和撞擊變形較好，但粉末受熱氧化燒蝕比較嚴(yán)峻，涂層中夾著較多的煙塵，熔化粒子飛濺比較嚴(yán)峻，相同會使沉積效率降低，涂層品質(zhì)降低（熱噴涂與再制造）。所以，針對相應(yīng)牌號相應(yīng)粒度組成的粉末，送粉量的大小和熱源參數(shù)要相適應(yīng)。
 
5.等離子噴涂參數(shù)之噴涂方向
 
噴涂方向指的是噴涂射流軸線與基體表層切線的夾角。噴涂方向通常情況下為60°~80°，噴涂方向不小于45°時(shí)，對涂層的結(jié)構(gòu)和沉積效率并不會造成太大的干擾。通常情況下指出，噴角小于30°是不答應(yīng)噴涂的。
 
當(dāng)噴涂方向過小，細(xì)小的粉末微粒粘結(jié)在噴涂表層上時(shí)，阻礙繼承噴上去的粒子，結(jié)果在其后邊產(chǎn)生一類“掩體”，這種就會產(chǎn)生具有很多不規(guī)則空穴的多孔涂層（熱噴涂與再制造）。這種孔穴不僅減弱涂層強(qiáng)度，同時(shí)會從噴射流中會萃含有高氧化物的細(xì)微物質(zhì)，轉(zhuǎn)變涂層的化學(xué)成份。
 
6.等離子噴涂參數(shù)之噴涂產(chǎn)品工件的預(yù)熱與溫度控制
 
在冬天或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零部件、內(nèi)孔件噴涂前先做好預(yù)熱，預(yù)熱溫度通常情況下在80~150℃之間。目標(biāo)是以便除去基體表層的潮氣、改善基體表層的活化狀態(tài)、降低噴涂顆粒至基體表層時(shí)的冷卻速度、減輕噴涂粒子冷卻時(shí)造成的熱應(yīng)力等。
 
噴涂產(chǎn)品工件在噴涂流程中要調(diào)節(jié)溫升。既要調(diào)節(jié)整個(gè)產(chǎn)品工件的溫度，最高不超過200℃，更要防止噴涂部位局部過熱。與整體過熱比擬，局部過熱對涂層的干擾更大，特別在制備陶瓷涂層時(shí)，涂層非常輕易開裂（熱噴涂與再制造）。通常選用輔助吹風(fēng)冷卻來調(diào)節(jié)產(chǎn)品工件的溫度。
 
7.等離子噴涂參數(shù)之噴槍的移動速度
 
噴槍移動速度通常情況下以束流雀斑的直徑為依據(jù)。由于不一樣的噴涂工藝方式，其束流雀斑直徑是不一樣的，通常取壓蓋雀斑的30%~50%，不能小于30%。噴槍的移動速度確定后還要與產(chǎn)品工件的旋轉(zhuǎn)線速度相匹配，使每遍噴涂的涂層厚度做到要求。
 
在相應(yīng)送粉量下噴槍移動速度或噴槍與工件的相對速度的慢與快，代表著單位時(shí)間內(nèi)，噴槍劃過工件面積的多少或每一次噴涂層的厚度，所以調(diào)節(jié)噴槍的移動速度實(shí)際上是控制每一次噴涂層的厚度。
 
每一次噴涂的厚度不宜太厚。通常狀況下，針對使用厚度在0.15mm以下的薄涂層，每一次噴涂的涂層厚度不要超過0.02mm（熱噴涂與再制造）。除此之外噴槍移動速度對工件的溫升也有影響，為不使基體局部溫升過高而造成熱變形或熱應(yīng)力過大，可采取略進(jìn)步工件線速度的方法來加快噴槍的移動速度。
 
8.等離子噴涂參數(shù)之噴涂氣氛控制
 
噴涂流程中，飛行的顆粒會與燃?xì)饣虼髿獾冉佑|發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成涂層中含有氧化物夾雜，其造成與熱源的氣氛和大氣環(huán)境的影響都有關(guān)系（熱噴涂與再制造）。選用一點(diǎn)低壓氣氛噴涂可改善粒子的氧化水平，例如低壓等離子噴涂，它可用作制備易氧化的金屬及其合金材料涂層；選用惰性氣體對粒子束開展防護(hù)。
 
全部噴涂環(huán)境中，粉塵是不可避免的，要搞好全部環(huán)境的透風(fēng)除塵工作，較大水平上減輕涂層中的夾雜給其產(chǎn)生的影響。

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