Revêtement Plasma en poudre de tungstène
Plasma Est un nuage gazeux ionisé composé d'électrons libres, d'ions positifs, d'atomes neutres et de molécules. En raison de ses propriétés uniques, certains l'ont qualifiée de «quatrième état de la matière». Plasma Est générée chaque fois qu'une énergie suffisante est transmise à un gaz pour provoquer une partie de celui-ci à ioniser.
Si un gaz est chauffé au-dessus de 5000 ° C (9,032 ° F), les liaisons chimiques sont décomposées et leurs atomes subissent des mouvements aléatoires violents. Il en résulte des collisions atomiques qui font que certains électrons se détachent de leurs noyaux. Les électrons sont les constituants négativement chargés des atomes; Donc, ayant perdu un électron, les noyaux plus lourds, avec les électrons restants, deviennent chargés positivement. Lorsqu'un gaz subit cette perturbation, on dit qu'il est ionisé et le nuage qu'il est devenu est identifié comme plasma. Son comportement implique des interactions complexes entre les forces électromagnétiques et mécaniques. Le plasma est présent dans tout Une décharge électrique, même une comme dans un arc ordinaire ou dans un tube à vide. C'est un plasma froid qui excite les luminophores dans un tube fluorescent.
Plasma Est connue depuis longtemps. Dans la technologie commerciale, ils sont considérés comme des flux chauds de particules atteignant des températures supérieures à 10 000 ° C (18 032 ° F). Les pistolets à plasma actuels sont suffisamment robustes pour produire des températures de 5 000 ° C à 16 000 ° C pendant de longues périodes. Ces pistolets sont appelés "générateurs de plasma à arc non-transféré". Le générateur est essentiellement un arc électrique travaillant dans un espace restreint. Deux électrodes (anode) et arrière (cathode) sont contenues dans une chambre, de même que l'arc par lequel passe l'effluent gazeux, concept développé par H. Gerdien (2) en Allemagne dans les années 1920. Cependant, à ce moment-là, on s'intéressait peu, car il n'y avait pas de besoin apparent de températures aussi élevées. L'avènement de l'ère spatiale a changé cela et les systèmes pratiques ont été introduits commercialement dans les années 1950.
Les générateurs de plasma travaillent sur la notion que si une tension suffisante est appliquée à deux électrodes, séparées par un petit espace, la différence de potentiel à ce moment provoque l'extraction des électrons de la cathode. Les électrons accélèrent et accélèrent vers l'anode. Si un gaz est inséré dans l'intervalle entre les deux électrodes, ses atomes entrent en collision avec les électrons qui s'ensuivent et eux-mêmes, provoquant plus d'électrons se détacher et se diriger vers l'anode. Pendant ce temps, les noyaux dépouillés de leurs électrons, et chargés positivement, se déplacent vers la cathode. De ce fait, le gaz dans l'intervalle a été ionisé, devenant électriquement conducteur - un arc de plasma; Il sort par un orifice dans l'anode en tant que flux de plasma, contenant seulement des électrons et du gaz ionisé est formé (7). Pendant ce temps, le flux de plasma sortant, atteignant des températures dépassant 9000 ° C (16,232 ° F), commence à refroidir et le gaz une fois ionisé commence à se recombiner.
La plupart des pistolets plasma commerciaux sont fondamentalement simples dans la conception, se composant d'une chambre et d'une buse avant (anode) dans laquelle il ya un orifice. La chambre et la buse sont refroidies à l'eau. A l'arrière de la chambre se trouve une autre électrode, également refroidie à l'eau. Cette électrode arrière est non consommable et est fabriquée à partir de tungstène thoriated (voir graphique ci-dessus). Un orifice, à l'intérieur de la chambre, permet l'entrée du gaz formant plasma à haute pression ou des gaz. Une étincelle à haute fréquence déclenche le fonctionnement et est interrompue lors de l'allumage. Il est à noter que le gaz sous haute pression refroidit la couche externe de l'arc de plasma, de sorte qu'une chaleur extrême est maintenue à l'écart de l'alésage de la buse.
Typique plasma Les gaz formateurs comprennent l'argon, l'azote, l'hydrogène et l'hélium. L'argon et l'azote sont généralement utilisés comme gaz de plasma primaires et l'hydrogène est favorisé comme secondaire car il aide à produire un " Plus chaud ". L'azote est moins coûteux que l'argon, ce qui, d'après l'économie, est plus largement utilisé que l'argon. L'hélium a tendance à dilater le plasma et, lorsqu'il est utilisé en combinaison avec de l'argon, produit un «plasma à grande vitesse» qui sort de la buse à environ 488 m / sec. Les vitesses de sortie Argon / hydrogène et azote / hydrogène ont été mesurées à environ 366 m / s (1 200 pi / s). Comme la plupart des pistolets à plasma sont conçus pour pulvériser des poudres, la poudre est introduite par un orifice externe à l'orifice de la buse. Le matériel est également disponible pour injecter de la poudre en amont dans l'alésage de la buse. Le gaz de formation primaire de plasma est habituellement utilisé comme support pour transporter la poudre vers le flux de plasma.
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