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低压等离子喷涂技术优化方案

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：低压等离子喷涂的动态工作压力范围在5000～8000Pa，喷涂组织与大气等离子喷涂基本相同，仍然呈层状结构。5）真空等离子喷涂枪及工件操作系统。采用ZB-Q型真空等离子喷涂枪、ZB-Z型真空转台和MOTORMAN机械手。6）低压等离子喷涂设备复杂，价格昂贵，推广应用难度很大。

1.原理

低压等离子喷涂技术LPPS（Lower Pressure Plasma Spray）是20世纪70年代末开始在工业推广应用的一项技术，它是将等离子喷涂工艺在低压保护性气氛中进行操作，从而获得成分不受污染、结合强度高、结构致密涂层的一种工艺方法，其原理如图2-44所示。低压等离子喷涂的动态工作压力范围在5000～8000Pa，喷涂组织与大气等离子喷涂基本相同，仍然呈层状结构。

图2-44 低压等离子喷涂工作原理

2.低压等离子喷涂设备组成

ZB-3000型低压等离子喷涂设备的主机为ZB-80等离子喷涂系统，配备真空室、过滤器、真空机组、控制柜、真空喷涂枪及机械手等组成一套完整的低压等离子喷涂系统。

1）真空室。采用不锈钢焊接而成，双层水冷结构，内部尺寸为ϕ2000mm×2600mm，外形尺寸为ϕ2200mm×3200mm，真空室极限真空度为1Pa，工作真空度为1000Pa。

2）过滤器。材质为不锈钢，油浴水冷结构，既可以降低喷涂室中抽出的气体的温度，又可以有效去除气体中的粉尘，保护真空机组，提高其使用寿命。

3）真空机组。真空机组前级泵采用2H70滑阀泵，主泵为ZJ300罗茨泵，维持泵为H-40滑阀泵。

4）控制柜。控制柜用于控制真空机组和阀门的开闭及对工件进行预热、清洗等控制。

5）真空等离子喷涂枪及工件操作系统。采用ZB-Q型真空等离子喷涂枪、ZB-Z型真空转台和MOTORMAN机械手。机械手持重7kg，重复定位精度为±0.1mm；真空转台为可倾斜式，承重250kg。

3.低压等离子喷涂工艺特点

低压环境下的喷涂与大气等离子喷涂相比具有以下显著特点：

1）等离子焰流的速度和温度都比大气等离子喷涂明显提高，压力越低，焰流速度和温度就越高。

2）粉末在等离子焰流高温区域滞留的时间增加，受热更均匀，飞行速度更高。

3）可大幅度提高基体表面预热温度；还可以用反极性转移弧对基体表面进行溅射清洗，清除氧化物和污垢；涂层和基体的结合状况得到改善。

4）粉末和基体表面完全避免了氧化，能制备各种活性金属材料涂层。

5）由于以上原因，使得涂层结合强度大幅度提高，气孔率大幅度降低、涂层残余应力减小，涂层质量明显改善。

6）低压等离子喷涂设备复杂，价格昂贵，推广应用难度很大。