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等離子表面處理分布自由電子和化學反應

發布時間:2024/1/18 11:43:35 | 信息來源:
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等離子噴涂的基礎發展了新的技術


1.真空等離子噴涂(又叫低壓等離子噴涂)


真空等離子噴涂是在氣氛可控的,4~40Kpa的密封室內進行噴涂的技術。
因為工作氣體等離子化后,是在低壓氣氛中邊膨脹體積邊噴出的,所以噴流速度是超音速的,而且非常適合于對氧化高度敏感的材料。


2.水穩等離子噴涂


前面說的等離子噴涂的工作介質都是氣體,而這種方法的工作介質不是氣而是水,它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法,其工作原理是:
噴槍內通入高壓水流,并在槍筒內壁形成渦流,這時,在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉陽極間產生直流電弧,使槍筒內壁表面的一部分蒸發、分解,變成等離子態,產生連續的等離子弧。由于旋轉渦流水的聚束作用,其能量密度提高,燃燒穩定,因此,可噴涂高熔點材料,特別是氧化物陶瓷,噴涂效率非常高


3.氣穩等離子噴涂


氣穩等離子噴涂的原理是由等離子噴槍(等離子弧發生器)產生等離子射流(電弧焰流)。噴槍的電極(陰極)和噴嘴(陽極)分別接整流電源的正、負極,向噴槍供給工作氣體(Ar、N2等),通過高頻火花引燃電弧。電弧將氣體加熱到很高的溫度,使氣體電離,在熱收縮效應、自磁收縮效應和機械效應的作用下,電弧被壓縮,產生非轉移性等離子弧。高溫等離子氣體從噴嘴噴出后,體積迅速膨脹,形成高溫高速等離子射流。送分氣流推動粉末進入等離子射流后,被迅速加熱到熔融或半熔融狀態,并將等離子射流加速,形成飛翔基材的噴涂離子束,陸續撞擊到經預處理的基材表面,形成涂層。大氣等離子噴涂用氬氣、氮氣、氫氣作為等離子氣。等離子表面處理工藝是一種以等離子體反應為基礎的表面加工技術,它可以有效地改善材料的表面性能和功能。該技術已經被廣泛應用于制造業、航空航天、生物醫學等領域。


1.等離子體介紹
在等離子態下,原子或分子失去或獲得一個或多個電子,形成了正電離子和自由電子。這些帶電的粒子不僅具有高速度和高溫度,還具有較強的化學反應活性。因此,在等離子體環境下,可以進行很多難以實現的化學反應。


2.等離子表面處理的基本原理
等離子表面處理工藝本質上是在材料表面產生氣體等離子體,并將等離子體與材料表面發生作用,從而實現表面的改性和功能化。等離子體通過用高頻電場或射頻電場電離氣體形成,然后將其推入靶材濺射工件表面或離子束撞擊,當等離子體與工件表面相互作用時,會引起表面反應,例如增加表面能量,延長表面壽命等。


3.等離子表面處理的工藝流程
等離子表面處理的工藝流程主要包括預處理、干燥、清潔和處理。首先,需要對工件進行預處理,通常采用化學法或物理法去除表面油污和雜質。其次,需要將工件送入真空室,通過真空排氣抽取其中的空氣和水分,這可以減小氣體阻力以提高工作效率;然后將氣體注入,同時加上外加電場,使得氣體產生等離子,從而在被處理材料表面形成較大的束。較大的束可以提供更好的剪切和軋制特性,重新分布自由電子和化學反應,從而實現表面改性。處理完成后,工件還需要進行后處理,以保證表面質量和手感。


4.等離子表面處理的優勢
等離子表面處理作為一種高技術表面處理方式,在材料表面改性和功能化方面具有非常明顯的優勢,包括:


(1) 處理速度快:等離子體在超高溫下能產生完整的反應所需時間,處理速度遠遠快于傳統的表面處理方法。


(2) 可精準控制:等離子表面處理可通過調整電場、氣體注入、壓力等參數對工作件進行合理控制。


(3) 對特殊材料處理效果高:傳統表面加工技術往往無法在硬度、耐磨性和強韌度等特殊材料上產生足夠的效果,而等離子表面處理可以很好地解決這些問題。


(4) 低溫且無污染:等離子表面處理過程中溫度較低,能有效降低處理時工件的溫度。此外,當它們變成粒子或表面原子后不會因為治愈而形成環境污染。


5.等離子表面處理的應用
由于等離子表面處理加工技術具有的多種優勢,所以在各個領域都有廣泛的應用。例如,飛機零部件、晶體的裂紋快速修復、單晶切割技術、汽車制造等。 近年來,在醫療行業,等離子表面處理也被廣泛應用于植入物的制造和修理中。預涂膜覆膜機覆膜工藝的效果:


①將護膜覆在圖片上,使圖片的強度及表面的耐磨性提高。


②使圖片與外界空氣隔絕防止因大氣中的腐蝕性氣體的腐蝕、潮濕、干燥引起的變形和龜裂,雨水沖刷和紫外線照射引起的退色及變色,保持圖片畫面的亮麗色澤經久不衰,延長圖片展示壽命。


③將圖片貼在展板上或布面上以制成可懸掛的廣告畫面。


④將特殊的面膜或板材壓覆在圖片上,以形成具有亮光、亞光、油畫、虛擬,立體等特殊藝術效果的畫面。

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