等离子喷涂技术现状及发展

从等离子喷涂设备、等离子喷涂过程中的测量技术及等离子喷涂技术的应用等几个方面综合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况,指出了等离子喷涂技术的发展方向.     

真空等离子喷涂及其在表面技术中的应用

以作者的研究为基础，介绍了真空等离子喷涂（ＶＰＳ）技术特点，ＶＰＳ涂层的性能及其应用和ＶＰＳ技术的进展，指出ＶＰＳ是一种先进的表面涂层技术。     

表面等离子喷涂材料研究的现状及发展

综述了等离子喷涂料材料的制备工艺,组织分析和性能测定的研究应用现状,指出了涂材料研究应用中仍然存在的问题,也是关键的问题,即涂层与基体的界面结合。针对上述问题,提出了若干 的思考以供参考。     

真空等离子喷涂技术特点及其应用

众所周知，近代工业的发展对材料及其制品提出了越来越苛刻的要求，如耐高温、耐腐蚀、耐摩擦和磨损等。因此，世界各国除了集中力量研究开发各种新型材科(如复合材料、陶瓷材料、特殊功能材料、高温合金和超级合金等)之外，还千方百计研究开发各种材科的表面处理技术，以改善和提高材科的性能。     

等离子喷涂技术在骨植入体表面改性中的研究进展

金属植入体材料已广泛用于各种硬组织相关疾病的治疗,但金属植入体表面的骨整合和抗菌能力不足,往往导致临床植入手术失败。表面改性能够在保持金属材料优异力学性能的同时,针对性地改善其表面特性,目前广泛用于解决金属植入体存在的骨整合能力差和缺乏抗菌性能等问题。在众多表面改性技术中,等离子喷涂因性价比高、工艺成熟、原料可选择范围广及可大规模生产等优点,目前已在人工关节和牙种植体表面改性方面获得商业化应用。从提高植入体成骨活性、抗感染能力及骨免疫调节能力等方面介绍等离子喷涂技术的优势及其在金属植入体表面改性方面的研究进展,阐述等离子喷涂技术在优化骨科植入体表面化学性质方面的优势,并重点讨论等离子喷涂技术在制备和调控植入体表面纳米结构方面的潜在应用价值,为植入体表面设计提供借鉴。还结合课题组前期在等离子喷涂技术领域的相关工作,提出关于等离子喷涂技术在骨植入体表面改性方面的新思路。     

液相等离子喷涂技术研究进展

随着航空航天等高精尖技术的发展,涂层材料的研究与应用受到广泛关注。高性能涂层材料应用在航空发动机领域可以提高效率、减少能源损失、增加使用寿命。与传统的大气等离子体喷涂(APS)技术相比,液相喷涂技术可以制备出纳米或亚微米级多孔结构涂层。综述了液相喷涂技术的研究现状,并对喷涂形成机理、溶液的制备、涂层的微观结构及热稳定性能进行了分类讨论。首先,介绍了液相喷涂中悬浮液等离子喷涂(SPS)和溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)的研究背景和意义,并对两者之间的差异和相关性进行比较说明;其次,对液相喷涂涂层的形成机理、溶液的制备以及工艺参数,对喷涂过程中液滴移动轨迹进行了分析;最后,对不同涂层的组织结构、热稳定性等方面进行了讨论,提出通过优化工艺条件,改善涂层的微观结构和性能,提高液相喷涂技术在工业中的应用价值。     

等离子喷涂陶瓷涂层的应用

简述等离子喷涂陶瓷涂层的研究进展与现状,依据陶瓷涂层应用的分类,从等离子喷涂陶瓷涂层的耐磨涂层、热障涂层、耐蚀涂层、超导涂层、压电陶瓷涂层、生物活性涂层方面介绍了目前常用的等离子喷涂陶瓷材料的性能及其应用的研究现状。     

等离子喷涂制备典型涂层研究进展

从航空航天到交通运输、电子设备和医疗器械等,大大小小的行业中均可见到涂层的应用,涉及到这些领域的涂层种类主要有耐磨、耐蚀涂层、热障涂层、压电陶瓷涂层和生物陶瓷涂层等。等离子喷涂技术具有喷涂材料范围广、工艺简单等优点,是制备上述典型涂层的常用工艺方法。虽然同种工艺可制备出不同种类涂层,但由于所选的喷涂材料、喷涂参数不同,所获得的涂层性能和涂层结构之间也存在着一定差异,须对等离子喷涂各类涂层的研究进行分析与总结。基于此,文中简要介绍了国内外等离子喷涂涂层的应用现状,之后从不同种类涂层功能需求和技术特点出发,分析喷涂工艺对涂层结构和性能的影响。最后对提升涂层性能的工艺方法进行总结,并对今后等离子喷涂涂层技术的发展趋势进行了展望。     

节能,高效等离子喷涂设备的开发和喷涂组织

分析了现在常用的４０～１００ｋｗ等离子体喷涂设备的特征,从提高等离子喷涂效率和节能出发,开发了一种内部粉末供给,电能消耗为２－１３ｋｗ的Ｐｌａｓｍａ－ＬＥ１５等离子体喷涂系统,利用该系统对陶瓷,金属碳化物和金属合金粉末进行了喷涂实验,其中金属碳化物和金属合金粉末的喷涂沉积效率８０％以上,对几种喷涂组织进行了测试和调查,用该系统喷涂得到的组织性能高于或者等于通常大气条件下外部送粉式４０ＫＷ等离子喷涂     

热喷涂技术及其设备应用

阐述了热喷涂潦方法和技术特性；比较了几种常用的热喷涂技术的优缺点．如火焰喷涂、电弧丝喷涂、等离子喷涂等．介绍了相应的设备系统的组成、应用领域及其发展的新趋势。指出合理使用热喷涂技术，不仅可以有效利用材料。还能扩展零部件的用途和延长使用寿命，从而创造出巨大的经济效益和社会效益。     

高效等离子焊接技术及其应用

从等离子焊接原理、特点出发,介绍等离子焊接技术在不锈钢管道、不锈钢储运罐箱、不锈钢染整设备、低温气瓶、特材化工容器、制药设备、食品机械、气氛工业炉、军工装备、阀门堆焊等的具体应用;分析了等离子焊接电源、焊枪、气体模块、温控水箱等设备的要求;介绍了焊接电流、等离子气流量、焊接速度、喷嘴距离、钨极种类及直径等等离子焊接工艺参数;结合工艺介绍了等离子焊接缺陷产生的原因,并结合不锈钢罐箱生产介绍了高效、高质双枪复合焊接工艺.     

数控等离子切割技术在我国的现状与发展

主要介绍了我国数控等离子切割技术的发展现状，分析了其在我国的前景，并简要介绍了国外的发展情况。     

Developments in direct current plasma spraying

Thermal spray processing is used to confer specific in-service properties to components via the production of a coating between 50 μm (minimum value) to a few millimeters thick. Thermal spray represents a global market of about 4.8 Billion Euros (i.e., ∼ US$5 billion) in 2004; 30% of which is European based. 50% of this activity is devoted to plasma spray processing with about 90% dedicated to direct current (DC) plasma torches. Several developments of new torch architectures, among which three-cathode torches, have evolved recently. However, most of the recent progress has been applied to conventional DC torches. The advances were related to two prime factors: (i) the development of industrial sensors permitting to diagnose the processes during spray operation (especially in-flight particle characteristics in terms of their surface temperature and velocity) and additionally the monitoring of the substrate and coating temperatures with the objective of controlling the operating parameters via a close-loop controller; (ii) the adaptation of plasma spray systems to manufacture nano-structured coatings via the development of suspension plasma spray and solution plasma spray. As well, there has been an enhanced understanding of the mechanisms controlling the coating formation and of the effects of the arc root fluctuations; thereby permitting a more robust process. This paper develops the above points by presenting focused examples.     

等离子熔射过程数据挖掘技术及智能控制策略

结合图像处理与模式识别技术提取等离子射流的形态特征,采用射流狭长度对其进行表征.采用数据挖掘技术将等离子弧电流、电压参数和射流狭长度特征进行聚类分析,构造对等离子熔射过程中射流发生子系统进行智能化控制的知识库.根据涂层的残余应力、孔隙率和硬度等主要性能参数以及微观组织结构对分类结果进行质量评判,生成工艺参数到最佳分类的推理规则集,从而实现了对工艺参数—射流形态—涂层性能之间关联关系的研究.基于规则库监督多模型自适应控制系统结构,提出了一种等离子射流发生子系统的智能化控制策略.     

高能高速热喷涂工艺的发展及应用

介绍了气体爆炸喷涂，超音速火焰喷涂和超音速等离子弧喷涂等高能高速热喷涂工艺的发展、原理、特点及其应用。     

A new application field of plasma spraying technique to environmental depollution

To expand the application of plasma spraying technique, TiO2 coatings were prepared using agglomerated anatase TiO2 powder to solve the environmental problems. The composition and photocatalytic activity of plasma sprayed TiO2 coatings were investigated systematically. The content of anatase TiO2 in the sprayed coatings was approximate to 7%- 15%, which was influenced by the melting state of TiO2 powder in plasma spraying process. The surface of sprayed coating was very rough and the arithmetical mean deviation of the surface profiles (Ra) was in the range of 5.7 - 8.8 μm. Under lower arc current, the surface of the coating became rougher. The anatase to rutile phase transformation temperature of agglomerated anatase TiO2 powder was approximate to 1 173 K. The TiO2 coating sprayed under the arc current of 400 A had good photocatalytic activity for the relative high content of anatase phase in it. It is concluded that the application of plasma spraying technique to environmental field has been developed.     

等离子喷涂的电弧伏安特性

等离子弧的伏安特性决定电弧功率的大小,从而影响喷涂粒子的熔融状态,进而影响了涂层的质量。等离子喷涂过程电弧伏安特性受多种因素的影响。通过改变气体的种类和流量、喷嘴几何尺寸（孔径和压缩角）来研究这些因素对电弧伏安特性的影响。结果表明,电弧电压在一定范围内随着主气流量的增加而增加;氢气流量对电弧电压影响显著;氮气对电弧电压的影响比氩气大;在喷嘴总长度相同的情况下,电弧电压随着压缩角的增大而减小,随着孔径的减小而减小。     

Preparation of perovskite powders and coatings by radio frequency suspension plasma spraying

Perovskite-type LaMnO₃ powders and coatings have been prepared by a novel technique: reactive suspension plasma spraying (SPS) using an inductively coupled plasma of approximately 40 kW plate power and an oxygen plasma sheath gas. Suitable precursor mixtures were found on the basis of solid state reactions, solubility, and the phases obtained during the spray process. Best results were achieved by spraying a suspension of fine MnO₂ powder in a saturated ethanol solution of LaCl₃ with a 1 to 1 molar ratio of lanthanum and manganese. A low reactor pressure was helpful in diminishing the amount of corrosive chlorine compounds in the reactor. As-sprayed coatings and collected powders showed perovskite contents of 70 to 90%. After a posttreatment with an 80% oxygen plasma, an almost pure LaMnO₃ deposit was achieved in the center of the incident plasma jet. This paper originally appeared in Thermal Spray: Meeting the Challenges of the 21st Century; Proceedings of the 15th International Thermal Spray Conference, C. Coddet, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 1998. This proceedings paper has been extensively reviewed according to the editorial policy of the Journal of Thermal Spray Technology.