Plasmasprutningär en sofistikerad beläggningsprocess som använder en ljusbågsplasma som värmekälla för att smälta och avsätta material på ett substrat. Denna metod används allmänt i olika industrier för att förbättra ytegenskaperna hos material, såsom förbättring av korrosionsbeständighet, värmebeständighet, slitstyrka och elektrisk isolering. Här är en detaljerad titt på hur plasmasprutning utförs.
Plasmasprutning fungerar enligt principen om bågplasmagenerering. En båge skapas mellan två elektroder, vanligtvis gjorda av icke förbrukningsbara material, som fungerar som värmekälla. Ett flöde av gas, såsom argon, kväve eller väte, passerar genom bågen. Denna gas joniseras och värms upp till extremt höga temperaturer, från 10 000 till 20 000 °C, och bildar plasmastrålen. Plasmastrålen kommer ut genom ett munstycke och riktas mot substratet där beläggningen ska appliceras.
En högspänningskälla används för att skapa en båge mellan elektroderna.
Bågen upprätthålls av ett stabilt strömflöde, vanligtvis i intervallet tiotals till hundratals ampere.
En inert eller reaktiv gas matas in i plasmabrännaren.
Gasen värms upp och joniseras av ljusbågen och bildar en högtemperaturplasmastråle.
Plasmabrännaren är den centrala komponenten i plasmasprutsystemet.
Den rymmer elektroderna och munstycket genom vilket plasmastrålen kommer ut.
Råmaterialmaterialet, som kan vara i form av pulver, tråd eller stav, införs i plasmastrålen.
Materialet värms upp och smälts av plasman, och de smälta dropparna accelereras mot substratet.
Underlaget rengörs och förbereds för att säkerställa god vidhäftning av beläggningen.
Den kan förvärmas för att minska termisk chock under beläggningsprocessen.
Steg i plasmasprutningsprocessen
Substratet förvärms till en temperatur nära utgångsmaterialets smältpunkt.
Detta hjälper till att minska termisk stress och förbättra bindningen mellan beläggningen och substratet.
Råmaterialmaterialet införs i plasmastrålen antingen genom en pulvermatare eller genom att smälta en tråd eller stav.
Materialet värms upp och smälts omedelbart av högtemperaturplasman.
De smälta dropparna accelereras mot substratet av plasmastrålen.
När dropparna träffar substratet sprider de sig och plattar ut och bildar ett lager av beläggningen.
Processen upprepas, med flera lager deponeras för att uppnå önskad beläggningstjocklek.
När den önskade beläggningstjockleken har uppnåtts stängs plasmabrännaren av.
Det belagda underlaget får svalna långsamt för att undvika sprickor och inre spänningar.
Gastyp och flödeshastighet: Gasens typ och flödeshastighet påverkar plasmatemperaturen och strålhastigheten.
Strömförsörjning och ljusbågsström: Ljusbågsströmmen styr plasmatemperaturen och materialets smältningshastighet.
Råmaterialegenskaper: Den kemiska sammansättningen, partikelstorleken och smältpunkten för utgångsmaterialet påverkar beläggningsegenskaperna.
Sprayavstånd och munstycksdesign: Avståndet mellan munstycket och substratet och munstyckets utformning påverkar beläggningens enhetlighet och avsättningshastighet.
Plasmasprutning används i ett brett spektrum av applikationer, inklusive:
Korrosions- och slitstyrka: Beläggningar som keramiska och metalliska oxider appliceras för att skydda ytor från korrosion och slitage.
Termisk barriärbeläggning: Beläggningar som zirkoniumoxid används inom flyg- och bilindustrin för att ge värmeisolering.
Elektrisk isolering: Beläggningar som aluminiumoxid appliceras på elektriska komponenter för att förbättra deras isoleringsegenskaper.
Biomedicinska beläggningar: Beläggningar som hydroxyapatit används i implantat för att förbättra deras biokompatibilitet.
Plasmasprutningär en mångsidig och kraftfull beläggningsprocess som använder högtemperaturplasma för att smälta och avsätta material på ett substrat. Genom att noggrant kontrollera processparametrarna, såsom gastyp, ljusbågsström, råmaterial och sprayavstånd, kan ett brett utbud av beläggningar med olika egenskaper framställas. Denna teknik är väsentlig i många branscher för att förbättra prestanda och hållbarhet hos komponenter och produkter.
