薄涂层大气等离子喷涂（APS）

大气等离子喷涂（APS）是一种在开放大气环境中进行的热喷涂工艺，用于保护零部件免受磨损、腐蚀和高温影响。

工艺原理

• • 等离子体产生： 在等离子喷枪内部的阴极与阳极之间产生电弧。

• • 工艺气体供给： 氩气、氢气、氮气或氦气等工艺气体通过电弧区域。

• • 电离： 气体被电离并转化为高温等离子体，温度最高可达 15,000°C。

• • 粉末注入： 粉末状涂层材料被注入等离子射流。

• • 熔融： 粉末颗粒几乎瞬间熔化，并在高速气流作用下加速。

• • 涂层形成： 熔融颗粒撞击基体表面后铺展，并迅速凝固形成涂层。

APS 的优势

• • 材料适用范围广： 该工艺几乎可以熔化任何高熔点材料，包括陶瓷材料。

• • 温度极高： 可高效加工氧化硅、氧化锆和氧化铬等材料。

• • 基体受热小： 零部件本体通常不会被加热至超过 150°C。

• • 无热变形： 较低的基体温度可显著降低零件翘曲和变形的风险。

• • 厚度可调： 可制备从数十微米至数毫米厚度的涂层。

缺点与限制

• • 孔隙率： 典型涂层孔隙率通常为 1% 至 5%。

• • 氧化： 在开放大气环境中喷涂，金属材料可能发生部分氧化。

• • 结合强度： 涂层与基体之间主要依赖机械结合，其结合强度通常低于真空工艺获得的涂层。

• • 噪声与辐射： 该工艺需要有效的隔音措施以及紫外线辐射防护。

应用领域

• • 航空航天： 在涡轮叶片上制备热障涂层（TBC）。

• • 医疗技术： 在植入物表面制备生物相容性羟基磷灰石涂层。

• • 汽车工业： 保护活塞环和排气系统零部件。

• • 发电行业： 为在苛刻环境中运行的部件提供绝缘保护。