Plasmasuihkutuson hienostunut pinnoitusprosessi, jossa käytetään kaariplasmaa lämmönlähteenä materiaalien sulattamiseen ja kerrostamiseen alustalle. Tätä menetelmää käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla parantamaan materiaalien pintaominaisuuksia, kuten parantamaan korroosionkestävyyttä, lämmönkestävyyttä, kulutuskestävyyttä ja sähköeristystä. Tässä on yksityiskohtainen katsaus siihen, kuinka plasmaruiskutus suoritetaan.
Plasmasumutus toimii valokaaren plasmanmuodostuksen periaatteella. Kahden tyypillisesti kulumattomista materiaaleista valmistetun elektrodin väliin muodostuu kaari, joka toimii lämmönlähteenä. Kaasuvirta, kuten argon, typpi tai vety, johdetaan kaaren läpi. Tämä kaasu ionisoidaan ja kuumennetaan erittäin korkeisiin lämpötiloihin, jotka vaihtelevat välillä 10 000 - 20 000 °C, jolloin muodostuu plasmasuihku. Plasmasuihku tulee ulos suuttimen kautta ja suuntautuu alustalle, jonne pinnoite on tarkoitus levittää.
Suurjännitevirtalähdettä käytetään luomaan kaari elektrodien väliin.
Valokaaria ylläpitää vakaa virta, tyypillisesti kymmenien ja satojen ampeerien välillä.
Inertti tai reaktiivinen kaasu syötetään plasmapolttimeen.
Kaasu kuumennetaan ja ionisoidaan kaarella, jolloin muodostuu korkean lämpötilan plasmasuihku.
Plasmapoltin on plasmaruiskutusjärjestelmän keskeinen osa.
Siinä on elektrodit ja suutin, jonka kautta plasmasuihku poistuu.
Syöttömateriaali, joka voi olla jauheen, langan tai sauvan muodossa, syötetään plasmasuihkuun.
Plasma lämmittää ja sulattaa materiaalia, ja sulat pisarat kiihtyvät kohti alustaa.
Alusta puhdistetaan ja valmistetaan pinnoitteen hyvän tarttuvuuden varmistamiseksi.
It may be preheated to reduce thermal shock during the coating process.
Plasmasuihkutusprosessin vaiheet
Substraatti esilämmitetään lämpötilaan, joka on lähellä syöttömateriaalin sulamispistettä.
Tämä auttaa vähentämään lämpöjännitystä ja parantamaan pinnoitteen ja alustan välistä sidosta.
Raaka-aine syötetään plasmasuihkuun joko jauheen syöttölaitteen avulla tai sulattamalla lankaa tai sauvaa.
Korkean lämpötilan plasma lämmittää ja sulattaa materiaalin välittömästi.
Plasmasuihku kiihdyttää sulat pisarat kohti substraattia.
Kun pisarat osuvat alustaan, ne leviävät ja tasoittuvat muodostaen kerroksen pinnoitteesta.
Prosessi toistetaan ja kerrostetaan useita kerroksia halutun pinnoitteen paksuuden saavuttamiseksi.
Kun haluttu pinnoitteen paksuus on saavutettu, plasmapoltin sammutetaan.
Pinnoitetun alustan annetaan jäähtyä hitaasti halkeamien ja sisäisten jännitysten välttämiseksi.
Kaasun tyyppi ja virtausnopeus: Kaasun tyyppi ja virtausnopeus vaikuttavat plasman lämpötilaan ja suihkun nopeuteen.
Virtalähde ja kaarivirta: Valokaarivirta ohjaa plasman lämpötilaa ja materiaalin sulamisnopeutta.
Raaka-aineen ominaisuudet: Raaka-aineen kemiallinen koostumus, hiukkaskoko ja sulamispiste vaikuttavat pinnoitteen ominaisuuksiin.
Ruiskutusetäisyys ja suuttimen rakenne: Suuttimen ja alustan välinen etäisyys ja suuttimen rakenne vaikuttavat pinnoitteen tasaisuuteen ja kerrostumisnopeuteen.
Plasmasuihkutusta käytetään monenlaisissa sovelluksissa, mukaan lukien:
Korroosionkestävyys ja kulutuskestävyys: Pinnoitteita, kuten keraamisia ja metallisia oksideja, käytetään suojaamaan pintoja korroosiolta ja kulumiselta.
Thermal Barrier Coatings: Pinnoitteita, kuten zirkoniumoksidia, käytetään ilmailu- ja autoteollisuudessa lämmöneristykseen.
Electrical Insulation: Coatings such as alumina are applied to electrical components to enhance their insulation properties.
Biolääketieteelliset pinnoitteet: Pinnoitteita, kuten hydroksiapatiittia, käytetään implanteissa parantamaan niiden biologista yhteensopivuutta.
Plasmasuihkutus is a versatile and powerful coating process that utilizes high-temperature plasma to melt and deposit materials onto a substrate. By carefully controlling the process parameters, such as gas type, arc current, feedstock material, and spray distance, a wide range of coatings with different properties can be produced. This technology is essential in many industries for enhancing the performance and durability of components and products.
