Plasma sprøjtninger en sofistikeret belægningsproces, der bruger et lysbueplasma som varmekilde til at smelte og afsætte materialer på et substrat. Denne metode anvendes i vid udstrækning i forskellige industrier for at forbedre materialers overfladeegenskaber, såsom forbedring af korrosionsbestandighed, varmebestandighed, slidstyrke og elektrisk isolering. Her er et detaljeret kig på, hvordan plasmasprøjtning udføres.
Plasmasprøjtning fungerer efter princippet om bueplasmagenerering. En lysbue skabes mellem to elektroder, typisk lavet af ikke-forbrugsmaterialer, som tjener som varmekilde. En strøm af gas, såsom argon, nitrogen eller brint, ledes gennem lysbuen. Denne gas ioniseres og opvarmes til ekstremt høje temperaturer, der spænder fra 10.000 til 20.000 °C, og danner plasmastrålen. Plasmastrålen kommer ud gennem en dyse og rettes mod substratet, hvor belægningen skal påføres.
En højspændingsstrømforsyning bruges til at skabe en bue mellem elektroderne.
Buen opretholdes af et stabilt strømflow, typisk i intervallet fra ti til hundreder af ampere.
En inert eller reaktiv gas føres ind i plasmabrænderen.
Gassen opvarmes og ioniseres af lysbuen og danner en højtemperatur plasmastråle.
Plasmabrænderen er den centrale komponent i plasmasprøjtesystemet.
It houses the electrodes and the nozzle through which the plasma jet exits.
Råmaterialet, som kan være i form af pulver, tråd eller stang, indføres i plasmastrålen.
Materialet opvarmes og smeltes af plasmaet, og de smeltede dråber accelereres mod substratet.
Underlaget renses og klargøres for at sikre god vedhæftning af belægningen.
Det kan forvarmes for at reducere termisk chok under belægningsprocessen.
Trin i plasmasprøjtningsprocessen
Substratet forvarmes til en temperatur tæt på råmaterialets smeltepunkt.
Dette hjælper med at reducere termisk stress og forbedre bindingen mellem belægningen og underlaget.
Råmaterialet indføres i plasmastrålen enten ved hjælp af en pulverføder eller ved at smelte en tråd eller stang.
Materialet opvarmes og smeltes øjeblikkeligt af højtemperaturplasmaet.
De smeltede dråber accelereres mod substratet af plasmastrålen.
Når dråberne rammer underlaget, spredes de og flader sig, og danner et lag af belægningen.
Processen gentages, hvor flere lag afsættes for at opnå den ønskede belægningstykkelse.
Once the desired coating thickness is achieved, the plasma torch is turned off.
The coated substrate is allowed to cool slowly to avoid cracks and internal stresses.
Gastype og strømningshastighed: Gassens type og strømningshastighed påvirker plasmatemperaturen og strålehastigheden.
Strømforsyning og lysbuestrøm: Lysbuestrømmen styrer plasmatemperaturen og hastigheden af materialesmeltning.
Råmaterialeegenskaber: Råmaterialets kemiske sammensætning, partikelstørrelse og smeltepunkt påvirker belægningsegenskaberne.
Sprøjteafstand og dysedesign: Afstanden mellem dysen og underlaget og dysens design påvirker belægningens ensartethed og afsætningshastighed.
Plasmasprøjtning bruges i en lang række applikationer, herunder:
Korrosions- og slidbestandighed: Belægninger som keramiske og metalliske oxider påføres for at beskytte overflader mod korrosion og slid.
Termiske barrierebelægninger: Belægninger som zirconia bruges i rumfarts- og bilindustrien for at give termisk isolering.
Elektrisk isolering: Belægninger såsom aluminiumoxid påføres elektriske komponenter for at forbedre deres isoleringsegenskaber.
Biomedicinske belægninger: Belægninger som hydroxyapatit bruges i implantater for at forbedre deres biokompatibilitet.
Plasma sprøjtninger en alsidig og kraftfuld belægningsproces, der bruger højtemperaturplasma til at smelte og afsætte materialer på et underlag. Ved omhyggeligt at kontrollere procesparametrene, såsom gastype, lysbuestrøm, råmateriale og sprøjteafstand, kan der fremstilles en lang række belægninger med forskellige egenskaber. Denne teknologi er essentiel i mange industrier for at forbedre ydeevnen og holdbarheden af komponenter og produkter.
