水稳等离子喷涂

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《特种加工手册》第296页（1340字）

水稳等离子喷涂，是用水作电离介质，产生并稳定等离子唬利用其高温等离子射流熔化粉末材料，进行喷涂的方法．

5．5．4．1 原理

与气稳等离子喷涂一样，也是利用喷枪产生等离子射流进行喷涂，水稳等离子喷枪是根据液流旋涡的构思来设计的，喷枪结构原理如图5-38所示，在电弧腔的轴向组装着几只金属导流环，彼此间用隔膜绝缘，一定压力的水进入喷枪后，分配到各导流环，经导流环的切向小孔进入电弧腔，沿导流环的壁面产生液流旋涡，而后流出腔室，通过抽吸回到贮槽，水流旋涡吸附在壁面上，在电弧腔里形成空气，在喷枪的前端有水冷喷嘴，并在喷嘴出口边缘安装有旋转的水冷阴极，在喷枪的后端插入碳棒，碳棒与旋涡腔密封，但能通过电机带动向前推进，碳棒接整流电源负极，旋转电极接电源正极，借助金属丝短接产生电唬电弧穿过液流旋涡的空气芯子，落在旋转阳极上，液流旋涡使弧柱和电弧腔的金属壁“绝缘”，并冷却电唬对电弧起到强烈的压缩作用，在电弧的加热下，旋涡表面的部分水被蒸发，蒸汽向喷嘴方向流动，在流动过程中被电离，形成电弧等离子体，产生的等离子弧离开喷嘴后体积迅速膨胀，产生高速等离子射流，在喷嘴出口处往等离子射流中送入粉末，粉末被加热熔化和加速，形成喷涂粒子束．

图5-38 水稳等离子喷涂原理示意图

1—电弧腔；2—导流环；3—水流旋涡；4—喷嘴；5—旋转阳极；6—碳棒(阴极)；7—电唬8—等离子射流；9—进水；10—出水

与气稳等离子弧不一样，水稳弧的弧柱长度取决电弧腔的长度，几乎保持不变(碳棒烧损后随即送进)，因而弧压是不变的，由于弧长是气稳弧的数倍，而且是将水蒸气中的氢和氧电离，因而弧压很高，可达340V，电弧电流即使只有450A，电弧功率也达到153kW，因而水稳等离子射流热焓很高，相应的射流温度和速度都极高，是气稳等离子射流所不及的，由于弧压高，整流电源的空载电压亦需很高，达600V．

水稳等离子喷涂可以达到很高的喷涂速率，并可使用较粗的粉末，喷涂很厚的涂层，但射流具有氧化气氛，对喷涂金属不利，主要用于喷涂陶瓷涂层．

5．5．4．2 特点及应用

水稳等离子喷涂与气稳等离子喷涂相比较，具有功率大、生产效率高、成本低廉等特点，详细比较列于表5-13．

表5-13 水稳等离子喷涂与气稳等离子喷涂比较

水稳等离子喷涂适合于大面积喷涂陶瓷涂层，国外已在工业上应用，例如在转炉平板阀板、感应炉炉衬、高温炉辊、燃烧器喷嘴、风机叶轮等零件上喷涂氧化铝、硅酸锆等陶瓷涂层．