等离子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有:①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。

(以N2为例):

0°k时，N2分子的两个原子呈哑铃形，仅在x,y,z方向上平动;

大于10°k时，开始旋转运动;

大于10000°k时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生离解变为单原子:

N2+Ud-->N+N 其中 Ud为离解能

温度再升高，原子会发生电离: N+Ui-->N++e 其中 Ui为电离能

气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，这种状态就叫等离子体。

等离子体可分为三大类:①高温高压等离子体，电离度100%，温度可达几亿度，用于核聚变的研究;②低温低压等离子体，电离度不足1%，温度仅为50~250度;③高温低压等离子体，约有1%以上的气体被电离，具有几万度的温度。离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的正是这类等离子体。

等离子喷涂原理如图5-9所示。

等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧相比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧稳定性好等特点。

按接电方法不同，等离子弧有三种形式:

①非转移弧:指在阴极和喷嘴之间所产生的等离子弧。这种情况正极接在喷嘴上，工件不带电，在阴极和喷嘴的内壁之间产生电弧，工作气体通过阴极和喷嘴之间的电弧而被加热，造成全部或部分电离，然后由喷嘴喷出形成等离子火焰(或叫等离子射流)。

等粒子喷涂采用的就是这类等离子弧。

②转移弧:电弧离开喷枪转移到被加工零件上的等离子弧。这种情况喷嘴不接电源，工件接正极，电弧飞越喷枪的阴极和阳极(工件)之间，工作气体围绕着电弧送入，然后从喷嘴喷出。

等离子切割，等离子弧焊接，等离子弧冶炼使用的是这类等离子弧。

③联合弧:非转移弧引燃转移弧并加热金属粉末，转移弧加热工件使其表面产生熔池。这种情况喷嘴，工件均接在正极。

等离子喷焊采用这种等离子弧。

进行等粒子喷涂时，首先在阴极和阳极(喷嘴)之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工作气体加热电离成高温等离子体，并从喷嘴喷出，形成等离子焰，等离子焰的温度很高，其中心温度可达30000°k，喷嘴出口的温度可达

; 15000~20000°k。焰流速度在喷嘴出口处

可达1000~2000m/s，但迅衰减。粉末由送

粉气送入火焰中被熔化，并由焰流加速得到高于150m/s的速度，喷射到基体材料上形成膜。

图5-10 等离子焰流温度分布。等粒子喷涂设备:等离子喷涂设备主要包括:

①喷枪:实际上是一个非转移弧等离子发生器，是最关键的部件，其上集中了整个系统的电，气，粉，水等。

②电源:用以供给喷枪直流电。通常为全波硅整流装置。

③送粉器:用来贮存喷涂粉末并按工艺要求向喷枪输送粉末的装置。

④热交换器:主要用以使喷枪获得有效的冷却，达到使喷嘴延寿的目的。

⑤供气系统:包括工作气和送粉气的供给系统。

⑥控制框:用于对水，电、气、粉的调节和控制。等粒子喷涂工艺: