Wolfram-Pulver-Plasma-Beschichtung
Plasma Ist eine ionisierte gasförmige Wolke aus freien Elektronen, positiven Ionen, neutralen Atomen und Molekülen zusammengesetzt. Wegen seiner einzigartigen Eigenschaften haben einige es als den "vierten Zustand der Materie" bezeichnet.Plasma Wird erzeugt, sobald genügend Energie an ein Gas abgegeben wird, um zu bewirken, daß einige von ihm ionisieren.
Wenn ein Gas über 5.000 ° C (9.032 ° F) erhitzt wird, werden chemische Bindungen abgebaut und seine Atome werden gewalttätigen Bewegungen unterworfen. Dies führt zu atomaren Kollisionen, die dazu führen, dass sich einige Elektronen von ihren Kernen lösen. Elektronen sind die negativ geladenen Bestandteile von Atomen; So dass ein Elektron verloren hat, werden die schwereren Kerne mit allen verbleibenden Elektronen positiv geladen. Wenn ein Gas dieser Störung unterliegt, soll es ionisiert und die Wolke, die es geworden ist, als Plasma identifiziert werden. Sein Verhalten beinhaltet komplexe Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen und mechanischen Kräften. Plasma ist in jedem e vorhanden Wie bei einem gewöhnlichen Bogen oder in einer Vakuumröhre. Es ist kaltes Plasma, das die Leuchtstoffe in einer Leuchtstoffröhre anregt.
Plasma Ist seit langem bekannt. In der kommerziellen Technologie werden sie als heiße Teilchenströme betrachtet, die Temperaturen von mehr als 10.000 ° C (18.032 ° F) erreichen. Die heutigen Plasmaspritzpistolen sind ausreichend robust, um Temperaturen von 5.000ºC (9.032ºF) bis 16.000ºC (28.832ºF) für lange Zeiträume zu erzeugen. Diese Pistolen werden als "nontransferred arc plasma generators" bezeichnet. Der Generator ist im wesentlichen ein Lichtbogen, der in einem verengten Raum arbeitet. In einer Kammer befinden sich zwei Elektroden, eine Vorderseite (Anode) und eine Rückwand (Kathode), sowie der von H. Gerdien (2) Deutschland in den 20er Jahren entwickelte Lichtbogen. Jedoch war es damals wenig interessant, da es keine offensichtliche Notwendigkeit für solche hohen Temperaturen gab. Das Aufkommen des Weltraumzeitalters änderte dies und bearbeitbare Systeme wurden kommerziell in den 1950er Jahren eingeführt.
Plasmageneratoren arbeiten nach dem Konzept, dass bei ausreichender Spannung an zwei Elektroden, die durch einen kleinen Spalt getrennt sind, die Potentialdifferenz zu diesem Zeitpunkt dazu führt, dass Elektronen aus der Kathode extrahiert werden. Die Elektronen beschleunigen und beschleunigen zur Anode. Wenn ein Gas in den Spalt zwischen den beiden Elektroden eingefügt wird, kollidieren seine Atome mit den darauffolgenden Elektronen und sich selbst, was dazu führt, daß sich mehr Elektronen lösen und sich zur Anode bewegen. Inzwischen bewegen sich die von ihren Elektronen abgestreiften und positiv geladenen Kerne zur Kathode. Dadurch wurde das Gas im Spalt ionisiert und elektrisch leitend - ein Plasmabogen; Es tritt durch eine Öffnung in der Anode als ein Plasmastrom aus, der nur Elektronen und ionisiertes Gas enthält (7). Inzwischen beginnt der austretende Plasmastrom, der Temperaturen von über 9000 ° C (16.232 ° F) erreicht, zu kühlen, und das einmal ionisierte Gas beginnt sich zu rekombinieren.
Die meisten handelsüblichen Plasmabrenner sind grundsätzlich einfach aufgebaut und bestehen aus einer Kammer und einer vorderen Düse (Anode), in der sich eine Öffnung befindet. Die Kammer und die Düse sind wassergekühlt. An der Rückseite der Kammer befindet sich eine weitere Elektrode, die ebenfalls wassergekühlt ist. Diese Rückelektrode ist nicht verbrauchbar und aus thoriertem Wolfram gefertigt (siehe Grafik oben). Eine Öffnung, irgendwo innerhalb der Kammer, ermöglicht, dass das Hochdruck-Plasma bildende Gas oder Gase eintritt. Ein Hochfrequenzfunken startet den Betrieb und wird bei der Zündung abgebrochen. Es ist zu beachten, daß das Hochdruckgas die äußere Schicht des Plasmalichtbogens kühlt, so daß extreme Wärme von der Düsenbohrung ferngehalten wird.
Typical plasma Bildende Gase schließen Argon, Stickstoff, Wasserstoff und Helium ein. Sie können entweder allein oder in Kombination verwendet werden: Argon-Wasserstoff, Argon-Helium, Stickstoff-Wasserstoff usw. Argon und Stickstoff werden allgemein als primäre Plasmagase verwendet und Wasserstoff wird als sekundär begünstigt, da es bei der Herstellung eines " Heißeren "Plasma. Stickstoff ist weniger teuer als Argon, so ist, basierend auf Wirtschaftlichkeit, weit verbreitet als Argon verwendet. Helium neigt dazu, das Plasma zu expandieren, und wenn es in Kombination mit Argon verwendet wird, erzeugt es ein "Hochgeschwindigkeitsplasma", das die Düse bei etwa 488 m / s (1.600 ft / sec) verlässt. Die Argon / Wasserstoff- und Stickstoff / Wasserstoff-Austrittsgeschwindigkeiten wurden bei etwa 366 m / s (1.200 ft / sec) gemessen. Da die meisten Plasmakanonen zum Sprühen von Pulvern ausgelegt sind, wird das Pulver durch eine externe Öffnung an der Düsenöffnung eingeführt. Hardware ist auch verfügbar, um Pulver innen stromaufwärts in die Düsenbohrung einzuspritzen. Das primäre Plasmabildungsgas wird üblicherweise als Träger verwendet, um das Pulver zum Plasmastrom zu transportieren.
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