Revestimiento de Plasma en Polvo de Tungsteno
Plasma Es una nube gaseosa ionizada compuesta de electrones libres, iones positivos, átomos neutros y moléculas. Debido a sus propiedades únicas, algunos se han referido a él como el "cuarto estado de la materia". Plasma Se genera cada vez que se imparte suficiente energía a un gas para hacer que parte de ella se ionice.
Si un gas se calienta por encima de 5.000 ° C (9,032 ° F) se descomponen los enlaces químicos y sus átomos sufren movimientos violentos al azar. Esto resulta en colisiones atómicas que causan que algunos electrones se separen de sus núcleos. Los electrones son los constituyentes negativamente cargados de los átomos; Así que habiendo perdido un electrón los núcleos más pesados, con cualquier electrón restante, se cargan positivamente. Cuando un gas sufre esta interrupción se dice que está ionizado y la nube que se ha convertido en se identifica como plasma. Su comportamiento implica complejas interacciones entre fuerzas electromagnéticas y mecánicas. El plasma está presente en cualquier e Descarga incluso una como en un arco ordinario o en un tubo de vacío. Es el plasma frío que excita los fósforos dentro de un tubo fluorescente.
Plasma Ha sido conocido por un tiempo considerable. En tecnología comercial se consideran corrientes calientes de partículas que alcanzan temperaturas superiores a 10.000 ° C (18.032 ° F). Las pistolas de pulverización de plasma de hoy en día son suficientemente robustas para producir temperaturas de 5.000 ° C (9.032 ° F) a 16.000 ° C (28.832 ° F) durante largos períodos. Estas pistolas se denominan "generadores de plasma de arco no transferido". El generador es esencialmente un arco eléctrico que trabaja en un espacio estrecho. Dos electrodos delanteros (ánodos) y traseros (cátodos) están contenidos en una cámara, al igual que el arco por el que pasa el efluente (el gas operativo), un concepto desarrollado por H. Gerdien (2) de Alemania en los años 20. Sin embargo, en ese momento, se concedió poco interés, ya que no había ninguna necesidad aparente de temperaturas tan altas. El advenimiento de la era espacial cambió esto y los sistemas viables se introdujeron comercialmente en los años cincuenta.
Los generadores de plasma trabajan en el concepto de que si se aplica tensión suficiente a dos electrodos, separados por un pequeño espacio, la diferencia de potencial en ese momento hace que los electrones sean extraídos del cátodo. Los electrones aceleran y avanzan hacia el ánodo. Si un gas se inserta en el espacio entre los dos electrodos, sus átomos chocarán con los electrones que se siguen y ellos mismos, haciendo que más electrones se separen y viajen hacia el ánodo. Mientras tanto, los núcleos despojados de sus electrones, y cargados positivamente, se mueven al cátodo. De este modo, el gas en el espacio ha sido ionizado, haciéndose eléctricamente conductor - un arco de plasma; Sale por un orificio en el ánodo como una corriente de plasma, que contiene sólo electrones y se forma gas ionizado (7). Mientras tanto, la corriente de plasma de emisión, alcanzando temperaturas superiores a 9.000 ° C (16.232 ° F), comienza a enfriarse y el gas una vez ionizado empieza a recombinarse.
La mayoría de las pistolas de plasma comerciales son de diseño fundamentalmente simple, consistentes en una cámara y una boquilla frontal (ánodo) en la que hay un orificio. La cámara y la boquilla están refrigeradas por agua. En la parte trasera de la cámara se encuentra el electrodo, también refrigerado por agua. Este electrodo trasero no es consumible y está fabricado a partir de tungsteno con toria (véase el gráfico anterior). Un puerto, en algún lugar dentro de la cámara, permite que el gas formador de plasma de alta presión, o gases, entre. Una chispa de alta frecuencia inicia el funcionamiento y se interrumpe al encender. Debe tenerse en cuenta que el gas de alta presión enfría la capa exterior del arco de plasma de modo que el calor extremo se mantiene alejado del agujero de la tobera.
Típico plasma Formando gases incluyen argón, nitrógeno, hidrógeno y helio. El argón y el nitrógeno se utilizan generalmente como gases de plasma primarios y el hidrógeno se favorece como secundario, ya que ayuda a producir una " Más caliente ". El nitrógeno es menos costoso que el argón, por lo que, basado en la economía, es más ampliamente utilizado que el argón. El helio tiende a expandir el plasma y cuando se usa en combinación con argón produce un "plasma de alta velocidad" que sale de la boquilla a aproximadamente 488 m / seg. Las velocidades de salida de argón / hidrógeno y nitrógeno / hidrógeno se han medido a aproximadamente 366 m / s (1.200 pies / s). Como la mayoría de las pistolas de plasma están diseñadas para pulverizar polvos, el polvo se introduce a través de un orificio externo en el orificio de la tobera. El hardware también está disponible para inyectar el polvo internamente aguas arriba en el orificio de la boquilla. El gas de formación de plasma primario se usa usualmente como un vehículo para transportar el polvo a la corriente de plasma.
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