phun plasmalà một quy trình phủ phức tạp sử dụng plasma hồ quang làm nguồn nhiệt để làm tan chảy và lắng đọng vật liệu lên bề mặt. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau để nâng cao tính chất bề mặt của vật liệu, như cải thiện khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt, chống mài mòn và cách điện. Dưới đây là cái nhìn chi tiết về cách thực hiện phun plasma.
Phun plasma hoạt động theo nguyên lý tạo hồ quang plasma. Một hồ quang được tạo ra giữa hai điện cực, thường được làm bằng vật liệu không tiêu hao, đóng vai trò là nguồn nhiệt. Một dòng khí như argon, nitơ hoặc hydro được truyền qua hồ quang. Khí này bị ion hóa và đun nóng đến nhiệt độ cực cao, từ 10.000 đến 20.000°C, tạo thành tia plasma. Tia plasma thoát ra qua một vòi phun và được dẫn vào bề mặt nơi lớp phủ sẽ được áp dụng.
Nguồn điện cao áp được sử dụng để tạo hồ quang giữa các điện cực.
Hồ quang được duy trì nhờ dòng điện ổn định, thường trong khoảng hàng chục đến hàng trăm ampe.
Một loại khí trơ hoặc phản ứng được đưa vào ngọn đuốc plasma.
Khí được làm nóng và ion hóa bởi hồ quang, tạo thành tia plasma nhiệt độ cao.
Ngọn đuốc plasma là thành phần trung tâm của hệ thống phun plasma.
Nó chứa các điện cực và vòi phun qua đó tia plasma thoát ra.
Nguyên liệu thô, có thể ở dạng bột, dây hoặc que, được đưa vào máy bay phản lực plasma.
Vật liệu được làm nóng và tan chảy bởi plasma, và các giọt nóng chảy được gia tốc về phía chất nền.
Bề mặt được làm sạch và chuẩn bị để đảm bảo độ bám dính tốt của lớp phủ.
Nó có thể được làm nóng trước để giảm sốc nhiệt trong quá trình phủ.
Các bước trong quy trình phun plasma
Chất nền được làm nóng trước đến nhiệt độ gần với điểm nóng chảy của nguyên liệu thô.
Điều này giúp giảm ứng suất nhiệt và cải thiện liên kết giữa lớp phủ và chất nền.
Nguyên liệu thô được đưa vào máy bay phản lực plasma bằng máy cấp bột hoặc bằng cách nấu chảy dây hoặc que.
Vật liệu được làm nóng và tan chảy ngay lập tức bởi plasma nhiệt độ cao.
Các giọt nóng chảy được gia tốc về phía bề mặt bằng tia plasma.
Khi các giọt nước chạm vào bề mặt, chúng lan rộng và làm phẳng, tạo thành một lớp phủ.
Quá trình này được lặp lại, với nhiều lớp được phủ lên để đạt được độ dày lớp phủ mong muốn.
Sau khi đạt được độ dày lớp phủ mong muốn, đèn pin plasma sẽ tắt.
Chất nền phủ được để nguội từ từ để tránh các vết nứt và ứng suất bên trong.
Loại khí và tốc độ dòng khí: Loại và tốc độ dòng khí ảnh hưởng đến nhiệt độ plasma và tốc độ phản lực.
Nguồn điện và dòng hồ quang: Dòng hồ quang kiểm soát nhiệt độ plasma và tốc độ nóng chảy của vật liệu.
Thuộc tính vật liệu nguyên liệu: Thành phần hóa học, kích thước hạt và điểm nóng chảy của vật liệu nguyên liệu ảnh hưởng đến đặc tính lớp phủ.
Khoảng cách phun và thiết kế vòi phun: Khoảng cách giữa vòi phun và bề mặt cũng như thiết kế của vòi phun ảnh hưởng đến độ đồng đều của lớp phủ và tốc độ lắng đọng.
Phun plasma được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm:
Chống ăn mòn và mài mòn: Các lớp phủ như oxit gốm và kim loại được áp dụng để bảo vệ bề mặt khỏi bị ăn mòn và mài mòn.
Lớp phủ rào cản nhiệt: Các lớp phủ như zirconia được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô để cung cấp khả năng cách nhiệt.
Cách điện: Các lớp phủ như alumina được áp dụng cho các bộ phận điện để tăng cường đặc tính cách điện của chúng.
Lớp phủ y sinh: Các lớp phủ như hydroxyapatite được sử dụng trong cấy ghép để cải thiện khả năng tương thích sinh học của chúng.
phun plasmalà một quy trình phủ linh hoạt và mạnh mẽ, sử dụng plasma nhiệt độ cao để làm tan chảy và lắng đọng vật liệu lên bề mặt. Bằng cách kiểm soát cẩn thận các thông số của quy trình, chẳng hạn như loại khí, dòng điện hồ quang, nguyên liệu thô và khoảng cách phun, có thể tạo ra nhiều loại lớp phủ với các đặc tính khác nhau. Công nghệ này rất cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp để nâng cao hiệu suất và độ bền của các bộ phận và sản phẩm.
