等离子表面处理工艺是一种以等离子体反应为基础的表面加工技术，它可以有效地改善材料的表面性能和功能。该技术已经被广泛应用于制造业、航空航天、生物医学等领域。
1.等离子体介绍
在等离子态下，原子或分子失去或获得一个或多个电子，形成了正电离子和自由电子。这些带电的粒子不仅具有高速度和高温度，还具有较强的化学反应活性。因此，在等离子体环境下，可以进行很多难以实现的化学反应。
2.等离子表面处理的基本原理
等离子表面处理工艺本质上是在材料表面产生气体等离子体，并将等离子体与材料表面发生作用，从而实现表面的改性和功能化。等离子体通过用高频电场或射频电场电离气体形成，然后将其推入靶材溅射工件表面或离子束撞击，当等离子体与工件表面相互作用时，会引起表面反应，例如增加表面能量，延长表面寿命等。
3.等离子表面处理的工艺流程
等离子表面处理的工艺流程主要包括预处理、干燥、清洁和处理。首先，需要对工件进行预处理，通常采用化学法或物理法去除表面油污和杂质。其次，需要将工件送入真空室，通过真空排气抽取其中的空气和水分，这可以减小气体阻力以提高工作效率；然后将气体注入，同时加上外加电场，使得气体产生等离子，从而在被处理材料表面形成较大的束。较大的束可以提供更好的剪切和轧制特性，重新分布自由电子和化学反应，从而实现表面改性。处理完成后，工件还需要进行后处理，以保证表面质量和手感。
4.等离子表面处理的优势
等离子表面处理作为一种高技术表面处理方式，在材料表面改性和功能化方面具有非常明显的优势，包括：
(1) 处理速度快：等离子体在超高温下能产生完整的反应所需时间，处理速度远远快于传统的表面处理方法。
(2) 可精准控制：等离子表面处理可通过调整电场、气体注入、压力等参数对工作件进行合理控制。
(3) 对特殊材料处理效果高：传统表面加工技术往往无法在硬度、耐磨性和强韧度等特殊材料上产生足够的效果，而等离子表面处理可以很好地解决这些问题。
(4) 低温且无污染：等离子表面处理过程中温度较低，能有效降低处理时工件的温度。此外，当它们变成粒子或表面原子后不会因为治愈而形成环境污染。
5.等离子表面处理的应用
由于等离子表面处理加工技术具有的多种优势，所以在各个领域都有广泛的应用。例如，飞机零部件、晶体的裂纹快速修复、单晶切割技术、汽车制造等。 近年来，在医疗行业，等离子表面处理也被广泛应用于植入物的制造和修理中。等离子喷涂工艺流程
在等离子喷涂过程中，影响涂层质量的工艺参数很多，主要有：
①等离子气体：气体的选择原则主要根据是可用性和经济性，n2气便宜，且离子焰热焓高，传热快，利于粉末的加热和熔化，但对于易发生氮化反应的粉末或基体则不可采用。ar气电离电位较低，等离子弧稳定且易于引燃，弧焰较短，适于小件或薄件的喷涂，此外ar气还有很好的保护作用，但ar气的热焓低，价格昂贵。
气体流量大小直接影响等离子焰流的热焓和流速，从而影响喷涂效率，涂层气孔率和结合力等。流量过高，则气体会从等离子射流中带走有用的热，并使喷涂粒子的速度升高，减少了喷涂粒子在等离子火焰中的“滞留”时间，导致粒子达不到变形所必要的半熔化或塑性状态，结果是涂层粘接强度、密度和硬度都较差，沉积速率也会显著降低；相反，则会使电弧电压值不适当，并大大降低喷射粒子的速度。极端情况下，会引起喷涂材料过热，造成喷涂材料过度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在喷嘴或粉末喷口聚集，然后以较大球状沉积到涂层中，形成大的空穴。
②电弧的功率：电弧功率太高，电弧温度升高，更多的气体将转变成为等离子体，在大功率、低工作气体流量的情况下，几乎全部工作气体都转变为活性等粒子流，等粒子火焰温度也很高，这可能使一些喷涂材料气化并引起涂层成分改变，喷涂材料的蒸汽在基体与涂层之间或涂层的叠层之间凝聚引起粘接不良。此外还可能使喷嘴和电极烧蚀。
而电弧功率太低，则得到部分离子气体和温度较低的等离子火焰，又会引起粒子加热不足，涂层的粘结强度，硬度和沉积效率较低。
③供粉：供粉速度必须与输入功率相适应，过大，会出现生粉（未熔化），导致喷涂效率降低；过低，粉末氧化严重，并造成基体过热。
送料位置也会影响涂层结构和喷涂效率，一般来说，粉末必须送至焰心才能使粉末获得好的加热和高的速度。
④喷涂距离和喷涂角：喷枪到工件的距离影响喷涂粒子和基体撞击时的速度和温度，涂层的特征和喷涂材料对喷涂距离很敏感。
喷涂距离过大，粉粒的温度和速度均将下降，结合力、气孔、喷涂效率都会明显下降；过小，会使基体温升过高，基体和涂层氧化，影响涂层的结合。在机体温升允许的情况下，喷距适当小些为好。
喷涂角：指的是焰流轴线与被喷涂工件表面之间的角度。该角小于45度时，由于“阴影效应”的影响，涂层结构会恶化形成空穴，导致涂层疏松。
⑤喷枪与工件的相对运动速度
喷枪的移动速度应保证涂层平坦，不出线喷涂脊背的痕迹。也就是说，每个行程的宽度之间应充分搭叠，在满足上述要求前提下，喷涂操作时，一般采用较高的喷枪移动速度，这样可防止产生局部热点和表面氧化。
⑥基体温度控制
较理想的喷涂工件是在喷涂前把工件预热到喷涂过程要达到的温度，然后在喷涂过程中对工件采用喷气冷却的措施，使其保持原来的温度。等离子设备，也被称为等离子体物理装置，是一种利用高能量的电磁辐射来产生等离子体的实验设备。它正在被广泛应用于核聚变、材料加工、环保和医学等众多领域中。
一、等离子体的概念
等离子体是四态物质，与固体、液体和气体不同。等离子体是由正、负离子及自由电子组成的一种高度电离的气体。等离子体具有很高的电导率、介电常数以及热传导吸收系数，因此可以产生大量的电磁辐射和能量输出。
二、等离子设备的类型
等离子体展示设备：这种设备主要用于展示等离子体的性质和特点，如等离子云球、闪电球和火焰。
低温等离子体设备：这种设备也称为非热等离子体设备，它是在室温下产生等离子体。低温等离子体设备被广泛应用于材料表面处理、纳米制造、慢性伤口治疗等领域。
高温等离子体设备：这种设备被用于核聚变实验，它通常包括托卡马克、磁约束聚变中心和惯性约束聚变中心。高温等离子体设备需要达到百万摄氏度以上的高温才能产生并维持等离子体状态。
等离子喷射处理设备：这种设备主要用于材料的表面处理和改性。它以高能等离子体流为工作介质，可以清除焊接缝、去除腐蚀层、增强表面硬度等。
三、等离子设备的应用
核聚变实验：高温等离子体设备被广泛应用于核聚变实验，在其中进行控制聚变反应，研究能源问题。
材料加工：等离子喷射处理设备被广泛应用于金属表面处理、陶瓷涂覆及纳米颗粒制造等领域。
环保：低温等离子体技术被应用于废水、废气、工业垃圾以及医疗废弃物的处理。
医学：低温等离子体技术被用于慢性伤口治疗、消毒以及癌症治疗的研究。
四、等离子设备的优点
有效：等离子设备可以在非常短的时间内达到高温或高能状态，可以在材料加工或清洁领域快速有效地进行处理。
精度：由于等离子体流对原物质影响很小，因此等离子体加工技术可以实现微观尺寸上的准确控制。
环保：等离子体处理技术可以使废弃物的数量大大减少，并且不会产生任何有害污染。
可持续：等离子体技术是一种可持续发展技术，它可以利用可再生能源来实现核聚变等目的，也可以用于清洗和改善环境。
五、结语
随着科学技术的进步，等离子设备已经成为了许多领域中的关键工具和方法。从核聚变到材料加工，从医疗治疗到环保，等离子设备可以帮助我们更好地理解和应对我们所面临的各种复杂问题。未来，等离子设备的应用前景将会随着技术的不断创新和发展而不断拓展。
