等離子噴涂的參數(shù)主要有工作氣體的成分和流量、電參數(shù)、送粉量、噴涂距離和噴涂角度、噴槍和工件的相對移動速度等。

    1. 氣參數(shù)（流量）

    主氣的流量是重要的工藝參數(shù)之一，它直接影響到等離子焰流的熱焓和速度，繼而影響噴涂效率和涂層孔隙率等。當噴涂功率一定時，主氣流量過大或過小均會導致噴涂效率的降低和涂層孔隙率的增加（熱噴涂與再制造）。氣流量過大，離子濃度減少，過量的氣體會冷卻等離子的焰流，不利于粉末的加熱，粉末熔化不充分，使噴涂效率降低，涂層組織疏松，孔隙率增加；反之主氣流量太小，會使焰流軟弱無力，次級氣在工作氣體中的相對含量增加，造成射流熱焓和溫度的提高，使噴涂粉末過熔。

    次級氣的流量變化主要反映在噴涂電壓的變化上。

    送粉氣的壓力和流量對涂層質量的影響也很大。對外送粉噴槍而言，送粉氣對涂層質量的影響尤其嚴重。如圖所示，送粉氣壓力和流量過小會使粉末難以到達焰流中心，過大則會使粉末穿過射流中心，產生嚴重的“邊界效應”，致使涂層疏松，結合強度降低。對于內送粉噴槍而言，送粉氣壓力和流量過大同樣不能把粉末送入焰心，若過小，則易造成堵塞噴嘴，嚴重時則會燒壞噴嘴（熱噴涂與再制造）。若要很大送粉氣壓力和流量才能把粉末送入焰心，則須檢查供粉系統(tǒng)的氣密性，是否漏氣。

    所以送粉氣的壓力和流量應根據(jù)送粉量的大小、粉末的比重、粉末的流動性以及供粉系統(tǒng)的性能、射流的功率和剛性來選取。

    2. 電參數(shù)

    （1）功率輸入功率大小首先要滿足能夠將粉末熔化良好。形成涂層的粉末所需的熱功率應為：

    式中：Gf——單位時間的送粉量T0，Tm，Tr——粉末原始溫度、粉末熔點和粉末過熱的溫度；Cs，Cm——粉末固態(tài)和熔態(tài)的比熱；Hr——熔融粉末材料在Tr下的熱焓增量。

    根據(jù)等離子焰流能量利用系數(shù)ηf，可估算出噴嘴出口處等離子體的熱功率qp：

    最后按噴槍效率η，可估算出所需輸入的功率P：

    式中：0.24——電能轉變?yōu)闊崮艿南禂?shù)一般來說，采用較高的功率值比較好。一般等離子噴涂常用的功率為20~35 kW，而HEPJet高效能超音速等離子噴涂常用的功率為45~65 kW。

    （2）電壓和電流

    等離子弧電壓是由噴槍結構和工作氣體決定的。可以通過調節(jié)陰極與噴嘴間的距離和變化工作氣體的成分來調節(jié)弧電壓（熱噴涂與再制造）。在已選定噴槍結構和主氣體流量為一定值的情況下，電壓與電流的調節(jié)可以通過改變電源調節(jié)器和H2流量來進行調節(jié)。應當注意的是當改變電壓或電流時，主氣的流量也會相應的有些變化，因此為了保證穩(wěn)定的噴涂參數(shù)，當調節(jié)電壓和電流時要適時的調節(jié)并維持主氣流量不變。

    功率確定后，應盡可能選用較高電壓和較低電流，這樣有利于提高噴槍熱效率。

    3. 噴涂距離

    噴涂距離是指噴嘴端面到基體表面的直線距離。粉末在等離子焰流中加熱和加速都需要一段時間，因此應有一個合適的噴涂距離，噴涂距離過近，會因粉末加熱時間短，撞擊變形不充分而影響涂層質量，還會使零件受等離子焰流的影響而溫度升高快、出現(xiàn)嚴重氧化，造成涂層脫落（熱噴涂與再制造）。噴涂距離過遠又會使已經(jīng)加熱到熔融狀態(tài)的粉末在與零件接觸時冷了下來，飛行速度也開始降低，同樣影響涂層質量，噴涂效率會明顯降低。等離子噴涂的噴涂通常為70-150mm。

    4. 送粉速率

    送粉速率指單位時間的送粉量，它直接影響到噴涂效率和涂層質量。送粉量應當與熱源參數(shù)相匹配。對于同種牌號同種粒度的粉末，在不同的送粉量下，應當施加不同的輸入功率。當送粉量不變時，如果熱源功率參數(shù)過小，則粉末熔化不良，涂層中夾雜的生粉多，粉末撞擊工件時變形不充分，并有較多的粉末彈跳損失，沉積效率低，涂層質量下降。反之若熱源功率參數(shù)過大，雖然粉末的熔化和撞擊變形良好，但粉末受熱氧化燒蝕嚴重，涂層中夾著較多的煙塵，熔化粒子飛濺嚴重，同樣會使沉積效率降低，涂層質量下降（熱噴涂與再制造）。因此，對于一定牌號一定粒度組成的粉末，送粉量的大小和熱源參數(shù)要相適應。

    5. 噴涂角度

    噴涂角度指的是噴涂射流軸線與基體表面切線的夾角。噴涂角度一般為60°~80°，噴涂角度不小于45°時，對涂層的結構和沉積效率不會產生太大的影響。一般認為，噴角小于30°是不允許噴涂的。

    當噴涂角度太小，細小的粉末微粒粘結在噴涂表面上時，阻礙繼續(xù)噴上去的粒子，結果在其后面形成一種“掩體”，這樣就會形成具有許多不規(guī)則空穴的多孔涂層（熱噴涂與再制造）。這種孔穴不僅減弱涂層強度，而且會從噴射流中聚集含有高氧化物的細微物質，改變涂層的化學成份。

    “陰影效應”示意圖

    當噴涂角度小于45°時，噴涂的“遮蔽效應”便會出現(xiàn)，影響涂層的層間結合，且大幅度降低涂層與基體的結合強度。

    6. 噴涂工件的預熱與溫度控制

    在冬季或結構較復雜的零部件、內孔件噴涂前要進行預熱，預熱溫度一般在80~150 ℃之間。目的是為了去除基體表面的潮氣、改善基體表面的活化狀態(tài)、降低噴涂顆粒至基體表面時的冷卻速度、減輕噴涂粒子冷卻時產生的熱應力等。

    噴涂工件在噴涂過程中要控制溫升。既要控制整個工件的溫度，最高不超過200 ℃，更要防止噴涂部位局部過熱。與整體過熱相比，局部過熱對涂層的影響更大，尤其在制備陶瓷涂層時，涂層非常容易開裂（熱噴涂與再制造）。通常采用輔助吹風冷卻來控制工件的溫度。

    7. 噴槍的移動速度

    噴槍移動速度一般以束流斑點的直徑為依據(jù)。因為不同的噴涂工藝方法，其束流斑點直徑是不同的，通常取壓蓋斑點的30%~50%，不能小于30%。噴槍的移動速度確定后還要與工件的旋轉線速度相匹配，使每遍噴涂的涂層厚度達到要求。在一定送粉量下噴槍移動速度或噴槍與工件的相對速度的慢與快，意味著單位時間內，噴槍掃過工件面積的多少或每次噴涂層的厚度，所以調節(jié)噴槍的移動速度實際上是控制每次噴涂層的厚度。每次噴涂的厚度不宜太厚。一般情況下，對于使用厚度在0.15 mm以下的薄涂層，每次噴涂的涂層厚度不要超過0.02 mm（熱噴涂與再制造）。此外噴槍移動速度對工件的溫升也有影響，為不使基體局部溫升過高而造成熱變形或熱應力過大，可采取略提高工件線速度的方法來加快噴槍的移動速度。

    8. 噴涂氣氛控制

    噴涂過程中，飛行的顆粒會與燃氣或大氣等接觸發(fā)生反應，造成涂層中含有氧化物夾雜，其產生與熱源的氣氛和大氣環(huán)境的影響都有關系（熱噴涂與再制造）。采用一些低壓氣氛噴涂可改善粒子的氧化程度，例如低壓等離子噴涂，它可用于制備易氧化的金屬及其合金材料涂層；采用惰性氣體對粒子束進行保護。

    整個噴涂環(huán)境中，粉塵是不可避免的，要做好整個環(huán)境的通風除塵工作，最大程度上減輕涂層中的夾雜給其帶來的影響。

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責任編輯：王元

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