等离子熔覆耐磨处理技术
青岛海纳等离子科技有限公司
一公司简介
山东科技大学青岛海纳等离子科技有限公司是以本校材料学科为技术依托，以等离子表面改性为核心技术而成立的具有自主知识产权的高新技术企业，是山东省金属材料与表面工程技术研究中心实验基地。
数年来，公司致力于金属材料表面改性技术的研究与开发，公司坚持以技术求进步、以质量谋发展，并取得了丰硕的科技成果。取得了“真空等离子束表面熔覆耐磨蚀涂层的方法”、“一种本安型耐磨镐型截齿”、“一种耐磨可弯曲刮板输送机”、“一种镐型截齿的生产工艺方法”等多项国家发明专利，另外2008年“等离子控制原位冶金反应技术与工程应用”荣获了国家科学技术进步二等奖，“等离子熔覆强化技术及其在刮板输送机上的应用”获中国煤炭工业科学技术奖二等奖，“高温等离子射流控制原位冶金反应技术及产业化”荣获中国机械工业科学技术奖，“等离子多元共渗合金强化技术”获中国高校技术发明二等奖，“一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法”获山东省第六届专利奖金奖。
公司在国际上首次提出了负压等离子熔覆涂层与熔射成型技术的新方法，获得了国家发明专利。该技术是解决金属表面高耐磨耐蚀耐冲击的最新技术方法，并且研制成功了综合经济技术指标优于激光熔覆的大功率高稳定性等离子熔覆专用数控设备，该技术与设备于2002年12月21日通过了山东省科技厅组织的鉴定。鉴定结论认为该技术与设备填补了一项空白，是等离子束表面冶金领域中的一项重大创新，整体技术水平达到了国际领先水平。
公司拥有一批具有学士、硕士、博士学位的研发人员，具有中高级专业技术职务的人员占60%以上，同时，公司还拥有一支专业水平高，经验丰富的职工队伍。
二等离子熔覆技术简介
等离子熔覆技术是继激光熔覆技术之后发展起来的最新表面改性技术，是我们公司拥有的具有原创性的国际领先技术。该技术汲取了激光熔覆技术和对焊技术的先进性，屏弃了堆焊和激光熔覆技术的不足。其基本原理是：在高温等离子束流作用下，将合金粉末与工件基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束离开后自激冷却，在表面形成一层高硬度耐磨层，从而实现表面的强化与硬化，增强工件的耐磨性能。等离子熔覆耐磨层不仅具有很高的硬
度，而且耐磨层与工件的基体为冶金结合，在冲击载荷下不会脱落。该项技术在2008年获得了国家科技进步二等奖和多项发明专利。我们公司还研制成功了一系列等离子熔覆耐磨处理设备，可对不同类型的工件进行耐磨处理。
三技术特点
1、可在锈蚀及油污的金属零件表面不经清洗，直接等离子熔覆呈冶金结合的高耐磨耐蚀金属陶瓷涂层，不产生前处理污染，成本低、效率高。
2、合金层与加工工件基体之间为冶金结合，结合强度高，不脱落。
3、等离子熔覆层为厚度均匀的纯合金或金属陶瓷层，而堆焊层为大量铁水稀释的不均匀合金层，故其外观和内在质量不如等离子熔覆层。
4、操作环境大幅度改善，消除了堆焊时放出有害气体对工人的危害，劳动强度大幅度降低，且生产效率比堆焊提高10倍，能耗降低20%。
四等离子熔覆技术的应用
该技术现在已经广泛应用于矿山设备、水泥行业、机械制造行业、工程机械、港口设备的耐磨处理。煤矿设备中的刮板输送机由于使用环境比较恶劣，并且工作负荷大，使用寿命大大低于地面设备，每年煤矿企业都会花费大量的资金更换磨损失效的刮板输送机或中部槽。采煤机和掘进机用截齿是用于截割煤层和岩石的主要部件，消耗量大，不仅增加了吨煤成本，而且截齿的更换需要停止生产，制约了煤矿产量的提高，这些都大大影响了煤矿经济效益的提升。
利用等离子熔覆技术在刮板输送机的中板和封底板等易磨损部位熔覆一层金属陶瓷层，可明显提高刮板输送机的耐磨寿命。对于小型刮板输送机中部槽（如SGB620/40T）经熔覆耐磨处理后，比处理前寿命可延长2倍以上，对于大型的刮板输送机中部槽，利用等离子熔覆技术进行耐磨处理后，在使用过程中基本不磨损基体，只是耐磨层受到磨损，升井后视熔覆层磨损情况重新进行熔覆耐磨处理，如此可使中部槽反复使用，使刮板输送机得到充分的利用。
水泥行业、港口和工程机械行业和衬板磨损比较严重，需要频繁更换，如使用利用该技术生产的等离子熔覆耐磨复合板可大大减少更换的频率，提高了设备的开机率。
五等离子熔覆耐磨处理设备
1、DRF-2型等离子熔覆耐磨处理设备（价格52万元）
用途：该设备可在金属零件表面获得呈冶金结合的高耐磨耐蚀熔覆层，增强零部件的耐磨损耐腐蚀性能，极大的提高零件使用寿命。该数控设备特别适合于熔覆大型钢铁构件，具有运行稳定可靠，抗干扰能力强，自动化程度及生产效率高，熔覆质量好等特点，适合于大面积推广。
特点：1、引弧可靠、熔覆精确可控、与引弧灭弧同步的送粉与断粉功能；
2、熔覆过程中熄弧时控制系统能够自动切断电源并停止送粉送气；
3、采用先进可靠的数控技术，程序设定后，熔覆过程自动完成。
4、等离子炬可稳定连续的进行熔覆及熔射成型作业；
5、生产效率高，适合于大规模工业化生产；
6、热转换效率高，能耗低。
主要技术指标和参数：
型号
DRF-2 项目
电源逆变等离子电源
输入电源电压380±10%
额定输入容量30KV A
额定负载持续率100%（20℃）
额定熔覆电流300安培
空载电压140VDC
工作电压50VDC 熔覆速度调节范围100～1000mm/min 行程1700×1000mm
氩气消耗量2m3/h
占地面积2600×1800×2700mm
设备重量约3吨
2、DRF-5B型等离子熔覆耐磨处理设备（价格58万元）
功能：除具备DRF-2型等离子熔覆设备的功能外，还可对大型中部槽的封底板以及管道内壁等进行等离子熔覆，提高其耐磨性能。
主要技术指标和参数：
型号
DRF-5B
项目
电源逆变等离子电源
输入电源电压380±10%
额定输入容量30仟伏安
额定负载持续率100%（20℃）
额定熔覆电流300安培
空载电压140VDC
工作电压50VDC
熔覆速度调节范围100～1000mm/min
行程1300×1700×700mm
氩气消耗量 1.5m3/h
占地面积3000×2100×2500mm
3、DRF-S型手持式等离子熔覆耐磨处理设备（价格12万元）
该设备可以对刮板输送机的链轮、掘进
机和采煤机的滚筒、挖掘机的斗齿等形状不
规则的零部件以及中部槽槽帮钢等操作空间
有限的部件进行熔覆强化，提高其耐磨性能，
延长其使用寿命。该设备可广泛应用于矿山、
钢铁、水泥等迫切需要大幅度提高零件耐磨
性的行业。
基本参数：
型号
DRF-S
项目
电源逆变等离子电源
输入电源电压380±10%
额定输入容量15仟伏安
额定负载持续率100%（20℃）
额定熔覆电流220A
空载电压140VDC
工作电压40VDC
熔覆速度调节范围------------------
行程------------------
氩气消耗量 1.5m3/h
占地面积1600×900×1100mm
设备重量约330KG
设备特点：
1）采用手持操作，灵活性强、对工件可进行全方位的熔覆操作；
2）可以在狭小的工作空间内进行熔覆操作；
3）熔覆层与基体呈冶金结合，不脱落；
4）熔覆速度快，效率高；
5）操作过程简单易学；
4、等离子熔覆耐磨截齿生产成套设备（总价格180万元）
（1）DRF-3型截齿等离子熔覆强化设备
该设备可在截齿的头部熔覆一定厚度的PTA合金耐磨层，硬度可达到60-65HRC以上，有效提高截齿头部的耐磨性，保护合金刀头不过早脱落，延长截齿的使用寿命。设备的使用电压为380V，功率约为25KW，占地约为1400mm*3500mm。
（2）截齿齿顶孔加工数控车床
该设备是为了严格保证截齿的齿顶孔尺寸和形状与硬质合金底部形状和尺寸的严格匹配，使硬质合金与齿体钎焊达到最高的剪切强度。该车床建议根据我公司制定的参数进行改造或定制。
（3）截齿清洗设备
利用该设备可对截齿齿体进行高效的清洗。设备使用电压为380V，功率40KW，占地约为5000mm*1500mm。
（4）DPB-1双工位钎焊淬火一体化设备
该设备用途为对截齿齿体和合金头进行钎焊，并且在钎焊完毕后进行淬火处理，使截齿齿体的硬度达到国标要求。整个钎焊和淬火过程通过数控系统进行自动控制，效率高，质量稳定。另外设备将钎焊与淬火合为一体可以减少二次加热对基体材料组织性能和钎焊后焊缝质量、机械性能的不利影响，同时降低了电能的消耗。设备使用电压为380V，功率为100KW，占地约为3000*4500mm。因本设备分三部分，占地面积视布置方式会有所不同。
（5）截齿回火热处理设备
该设备对钎焊淬火后的截齿进行回火处理，提高基体的塑性和韧性、降低其脆性并降低或消除截齿内部的残余内应力。设备电源为380V，功率为45KW，占地面积约为7000*2000mm。
（6）截齿抛丸机
该设备作用是通过高速飞行的钢丸把截齿表面的氧化皮打掉，可以提高截齿的外观美观度，提升产品档次。设备的电压为380V，功率为13KW，占地面积为4000*2000mm。
（7）截齿自动打标机
此设备作用为在截齿的尾部打印标记，标注生产日期、批号等，可更有效的管理或在市场上识别自己的产品并对其进行质量跟踪分析。使用电压220V，功率约1KW，占地2200*600mm。
（8）截齿自动装卡机
本设备可实现对截齿自动装卡簧，提高装卡效率和质量。设备使用压缩空气，不需用电，占地800*800mm。
六其他产品
1、等离子熔覆采掘机械截齿
采煤机或掘进机在煤矿井下的使用条件非常恶劣，在使用过程中负荷非常大，滚筒或掘进头上的截齿在高冲击、高应力、高摩擦的作用下，同时截齿还受到强大的弯曲应力和剪切应力，一般工作寿命都比较短。
其主要失效形式表现为：
1、在使用过程中因磨损合金头逐渐变小直至消失。此种情况为正常失效，合金头与齿体同步均匀磨损，并且能够实现自锐性，保持齿尖的锋利，使用寿命较长，否则会出现单面磨损。
2、截齿头部齿体磨损过快导致合金头脱落。由于包裹合金头的齿体耐磨性远低于合金头，在使用过程中快速磨损，致使合金头失去夹持力而脱落，仅靠齿体工作，迅速磨损，并且阻力增大，影响工作效率。
3、合金头在使用过程中碎裂。由于合金头质量较差或在生产过程中热处理工艺不合理，导致合金头在热处理时多次受到激冷而产生内部微裂纹，当受到较大外力时会发生碎裂而使截齿失效。
4、齿身的弯曲或折断。由于截齿的结构尺寸、刚度、布置方式不合理等原因，在受到很大的外力时发生齿身的弯曲或断裂。
我们公司在对截齿的失效形式进行详细的调查和研究后，结合等离子熔覆耐磨处理技术研发出了全新的截齿生产工艺，使截齿的使用寿命大大提高。
首先我们利用等离子熔覆耐磨技术在截齿齿体的头部熔覆一层高硬度金属陶瓷层，显著提高了截齿头部的硬度和耐磨性，有效的保护了截齿硬质合金刀头不过早脱落。另外我们开发了全新的截齿热处理工艺，提高了截齿的钎焊充满度
和焊接强度，使充满度达到96%以上，钎焊焊缝强度达到310Mpa以上。同时我们采取有效措施保护了硬质合金在热处理过程中不受到损伤。从煤矿井下实际应用来看，截齿消耗量明显减少，综合质量在国内达到领先水平。
2、等离子熔覆耐磨刮板输送机
刮板输送机是井下煤炭运输不可缺少的运输设备之一，担负着将煤炭运出工作面的重要任务，大型刮板机还作为采煤机的行走轨道，刮板机出现故障将导致工作面的停产，影响了出煤量。刮板输送机故障主要是因为机头机尾和中部槽的磨损失效以及断链和压溜等，出现故障后，不允许在井下进行焊接等维修，只能运到井上进行维修或更换。因为井下空间有限，刮板输送机机头机尾、中部槽等的更换非常浪费时间，同时也增加了发生安全事故的概率。利用等离子熔覆强化技术对刮板输送机耐磨处理后，机头机尾和中部槽的耐磨寿命将大大延长，同时熔覆强化刮板输送机还具有以下特点：
1）刮板输送机的易磨损部位如机头架、机尾架、中部槽、链轮、刮板等都进行了熔覆耐磨处理，从整体上使刮板输送机的耐磨寿命得到延长；
2）由于熔覆合金陶瓷层的存在，变刮板、链条与中部槽的直接接触磨损为刮板、链条与熔覆层的磨损，保护了中部槽，延长了中部槽的使用寿命；
3）熔覆层为金属陶瓷摩擦系数极低，运行阻力减少，熔覆层间存留的煤粉还可起到润滑剂的作用进一步减少了运行阻力，节省了电力消耗，延长了电机和减速机的使用寿命；
4）摩擦阻力减少，极大的减少了挤溜、断链事故的发生，提高了生产的安全性；
3、大型刮板输送机的耐磨处理
对于煤矿购进的刮板输送机，根据工作面煤炭储量、煤炭硬度和地质条件，进行材料、熔覆厚度、熔覆密度等参数的设计，做到采完一个工作面后，仅熔覆层受到磨损，中部槽、机头机尾基体不磨损；采下个工作面时，根据熔覆层磨损情况重新进行参数设计并熔覆处理，周而复始，可以使中部槽得到重复使用。
已使用过的旧中部槽、机头机尾，整体性较好仍具有使用价值，但再用到下个工作面时，其耐磨性和强度不能保证采完整个工作面，可采用该技术进行耐磨处理。根据工作面地质条件等具体情况进行熔覆参数的设计，做到回采过程中只磨损熔覆层，基体不磨损，仍保持原有强度，达到修旧利废的目的。
利用等离子熔覆技术对中部槽的槽帮、中板和封底板进行了熔覆耐磨处理
4、等离子熔覆耐磨复合钢板
等离子熔覆耐磨复合板是利用我公司自主研发的等离子束表面冶金技术在普通钢板上熔覆一层高硬度合金陶瓷层而成。复合板表面平整美观，耐磨层与基板呈冶金结合，不脱落，耐磨性能优异，可根据需要切割或焊接使用。
等离子熔覆耐磨复合板可以用在水泥、钢铁、工程机械、矿山等行业的耐磨衬板、输送管道、风机叶片、下料口等，减少设备的维护次数，提高产量。
1）耐磨复合板的特点
●熔覆层表面平整美观
●普通钢板作为基板，耐冲击性能好
●可根据需要切割、焊接或弯曲加工，更换维修方便，性价比高
●耐磨层与基板呈冶金结合，结合强度高，不脱落
●硬质相弥散分布，复合板性能均匀稳定
2）复合板纵剖面图
3）复合板耐磨层与基板为冶金结合，并且硬质相呈弥散分布
4）复合板耐磨层随深度硬度分布曲线
耐磨板宏观硬度: 62-67HRC 平均显微硬度： 1180Hv 0.2 基体区
熔合区
熔化冶金区
2004006008001000120014001600
180000.51 1.52 2.53 3.54
距复合层表面的距离/mm
显微硬度分布/H V 0.2
界面
Cr
7C
3
显微硬度: 1300-1800Hv
0.2
5）在国内某水泥厂用作立磨磨壳衬板
七质量管理体系
八技术获奖及专利情况
九 获得的专利
等离子熔覆耐磨处理技术 青岛海纳等离子科技有限公司
一公司简介 山东科技大学青岛海纳等离子科技有限公司是以本校材料学科为技术依托，以等离子表面改性为核心技术而成立的具有自主知识产权的高新技术企业，是山东省金属材料与表面工程技术研究中心实验基地。 数年来，公司致力于金属材料表面改性技术的研究与开发，公司坚持以技术求进步、以质量谋发展，并取得了丰硕的科技成果。取得了“真空等离子束表面熔覆耐磨蚀涂层的方法”、“一种本安型耐磨镐型截齿”、“一种耐磨可弯曲刮板输送机”、“一种镐型截齿的生产工艺方法”等多项国家发明专利，另外2008年“等离子控制原位冶金反应技术与工程应用”荣获了国家科学技术进步二等奖，“等离子熔覆强化技术及其在刮板输送机上的应用”获中国煤炭工业科学技术奖二等奖，“高温等离子射流控制原位冶金反应技术及产业化”荣获中国机械工业科学技术奖，“等离子多元共渗合金强化技术”获中国高校技术发明二等奖，“一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法”获山东省第六届专利奖金奖。 公司在国际上首次提出了负压等离子熔覆涂层与熔射成型技术的新方法，获得了国家发明专利。该技术是解决金属表面高耐磨耐蚀耐冲击的最新技术方法，并且研制成功了综合经济技术指标优于激光熔覆的大功率高稳定性等离子熔覆专用数控设备，该技术与设备于2002年12月21日通过了山东省科技厅组织的鉴定。鉴定结论认为该技术与设备填补了一项空白，是等离子束表面冶金领域中的一项重大创新，整体技术水平达到了国际领先水平。 公司拥有一批具有学士、硕士、博士学位的研发人员，具有中高级专业技术职务的人员占60%以上，同时，公司还拥有一支专业水平高，经验丰富的职工队伍。 二等离子熔覆技术简介 等离子熔覆技术是继激光熔覆技术之后发展起来的最新表面改性技术，是我们公司拥有的具有原创性的国际领先技术。该技术汲取了激光熔覆技术和对焊技术的先进性，屏弃了堆焊和激光熔覆技术的不足。其基本原理是：在高温等离子束流作用下，将合金粉末与工件基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束离开后自激冷却，在表面形成一层高硬度耐磨层，从而实现表面的强化与硬化，增强工件的耐磨性能。等离子熔覆耐磨层不仅具有很高的硬
再制造让废旧重型机械零部件“复活” 宁波镭速激光科技有限公司“再制造”这项业务对中国市场是个新鲜事，尽管它在国外已经存在了数十年。在国内大众的印象里，“再制造”和大修、翻新似乎并无区别，只不过是换了一个高大上的说法罢了。对此，沃尔沃建筑设备中国区产品支持总监AlexanderPajari严肃地纠正：“‘再制造’和翻新是两回事，以沃尔沃为例，我们从设计的源头就开始考虑零部件的回收利用，并在挑选旧部件时有非常严苛的标准，清洗、翻新的技术也都很前沿。”他特别强调，再制造是一个完整的工业化制造流程，必须实现量产；而翻新，更侧重于对某一个部件进行个别处理，不需要实现工业化量产。 欧美已形成重要产业 在工业发达国家中，废旧产品造成的危害暴露较早，相应的对策也较早提出和实施。 20世纪30~40年代，为了走出经济萧条的困境，最早的再制造产业雏形在美国汽车维修行业中出现。至20世纪80年代初，美国正式提出“再制造”。此后，其他工业发达国家开始大力发展再制造产业。目前再制造在欧美发达国家已形成了重要产业。2005年，全球再制造产业产值已超过1000亿美元，美国的再制造产业规模最大，达到750亿美元。近年来，日本加强了对工程机械的再制造。至2008年，再制造的工程机械中，58%由日本国内用户使用，34%出口到国外，其余的8%拆解后作为配件出售。 欧美国家在再制造设计方面，主要结合具体产品，针对再制造过程中的重要设计要素如拆卸性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等进行研究；在再制造加工方面，对于电子产品，再制造的内涵就是对仍具有使用价值的零部件予以直接的再利用。如德国柏林工业大学对平板显示器的再制造就是先将液晶显示器LCD、印刷线路板PCB、冷阴极荧光灯CCFL等关键零部件进行拆解，经检测合格后进行再利用。德国ReMobile公司对移动电话的再制造也是先拆解、再检测最后再利用。 据公开资料显示，目前国内80%的在役机械超过保证期，役龄10年以上的传统旧机床超过300万台，废旧汽车约500万辆。有业内人士估算，即便仅将其中的10%进行再制造，产值规模都将超过千亿元，潜力巨大。 2005年，工程机械巨头企业卡特彼勒率先在上海临港成立了卡特彼勒再制造工业（上海）有限公司，目前的年销售额超过2000万元。相对于该公司2012年40亿美元的全球再制造业务销售收入，中国区的收入仅仅是九牛一毛，但卡特彼勒显然更看重中国市场再制造业务的成长性。 2013年底，沃尔沃在国内成立了第一家再制造中心。目前该集团在全球有8家再制造工厂，2011年生产的再制造产品数量超过120万件。 国内市场方兴未艾 我国的再制造产业发展至今已经10年有余。在实践的基础上，逐步探索形成了以高新技术为支撑、产学研相结合、既循环又经济的自主创新的中国特色再制造模式。中国特色再制造模式注重基础研究与工程实践相结合，创新发展了中国特色的再制造关键技术，构建了废旧产品的再制造质量控制体系，保证了再制造产品性能质量和可靠性；注重企业需求与学科建设融合，提升企业与实验室核心竞争力；注重社会效益与经济效益兼顾，促进国家循环经济建设。 由于再制造使用的是经过长期服役而报废的各种成型零件，其损伤失效形式复杂多样，残余应力、内部裂纹和疲劳层的存在导致寿命评估与服役周期复杂难测，再制造还要在保持废旧
艾德截齿等离子熔覆工艺 山东艾德实业有限公司自成立伊始，便开展截齿技术攻关与创新研究，始终走在截齿表面硬化提升的技术前沿。在整个过程中，山东艾德自主研发的等离子熔覆工艺，使得截齿的耐磨性、抗冲击性等关键性指标得到了质的改善。 1、什么是等离子熔覆工艺？ 等离子熔覆工艺是一种，以增强截齿表面耐磨性为目的的涂层技术。通过等离子弧产生的高温将熔覆材料与基体表面迅速加热并一起熔化形成熔池，在熔池中熔化金属发生一系列的混合、扩散、凝固等反应，等离子弧离开后自己冷却，在截齿表面形成一层高性能的熔覆合金耐磨层，从而实现截齿表面的强化与硬化。 2、等离子熔覆工艺的优势有哪些？ 众所周知，由于硬质合金镶块硬而脆，受冲击易发生脆性断裂。且由于铜钎焊结合强度低，硬质合金镶块易与截齿体分离。可以说，合金脱落、齿体磨损是截齿失效的主要形式。等离子熔覆技术的出现为截齿性能的提高开辟了新的途径，利用等离子熔覆技术在截齿的头部熔覆2~3mm厚度的合金耐磨层，并且应用山东艾德独创的热处理等生产工艺，
使截齿的整体性能指标得到质的改善。 此外，和激光熔覆技术相比，等离子熔覆工艺过程简单、污染较少，且生产效率为激光熔覆的6~10倍。因此在电力、矿山、冶金、机械等诸多领域，等离子熔覆技术拥有广阔的前景。 3、等离子熔覆工艺的操作流程 等离子熔覆的材料通常以粉末的形式加入，目前常用的是耐磨、耐腐蚀等综合性能良好，且与基体润湿性较好的Ni基、Co基、Fe基等自熔合金粉末。山东艾德采用的是美国进口的铁基碳化钨，通过等离子熔覆技术，可以在截齿头部合金部位形成一圈高硬度、耐冲击腐蚀的耐磨层，其耐高温性能优于激光熔覆层。 4、艾德截齿的技术指标 使用等离子熔覆技术的艾德截齿，究竟能达到什么性能呢？通过专业的检测工具，我们发现艾德截齿的等离子熔覆耐磨层，硬度达62HRC，远超市场上的同类产品。此外，拥有耐磨层的截齿，在井下进行煤岩切割时，综合性能要高于没有耐磨层的截齿。 以上就是关于等离子熔覆技术的相关内容，如果选择截齿，欢迎选择使用等离子熔覆技术强化的艾德截齿。
等离子体技术的应用 -------废气处理及航天推进器 等离子体是一种电离气体，由电子、离子、中性粒子等组成，属于物质的高能凝聚态。等离子体中含有大量的带电粒子，使得它与普通气体有着本质的区别，具有很多普通气体没有的特性。对等离子体的研究己发展成为一门独立的物理学分支——等离子体物理学，等离子体物理学在工程技术中的应用形成了大有发展前景的专门技术，即等离子体技术。近年来，等离子体技术的实际应用获得了快速的发展，应用领域越来越广泛。目前，世界各国正加紧研究把等离子体技术用于武器系统隐身、通信和探测、火炮发射、飞行器拦截、环境污染、航天推进等方面，等离子体技术的应用对未来具有深远的意义 一、环境污染 近几年来，等离子体技术在能源、信息、材料、化工、物理医学、军工、航天等领域中大量应用，同时，国外许多研究机构不断将等离子体技术应用在环境工程中。目前，等离子体技术处理废水、废气及固体废弃物的研究已经取得了一定进展。在环境监测中电感耦合等离子体原子发射光谱法和质谱法已广泛应用于生态环境监测体系中(包括大气、水、土壤等)微量元素的测定。在大气污染治理中主要应用于烟气净化、脱硫、脱硝等方面。在水污染治理中主要应用于高浓度有机废液、垃圾渗滤液等废水的治理。在固体废物处理方面，等离子体技术逐渐取代传统的焚烧法应用于城市固体废弃物及生物武器、化学武器、化学毒品等特种固体废物的处理。1997年，美国开始采用等离子体废物处理系统处理军方废弃武器，1999年初，美国、欧盟、日本等逐渐关闭焚化炉后开始转向等离子废物处理系统，目前，瑞典、美国、德国、日本等国已建立了一定规模的城市固体废物的等离子体处理厂。 随着工业现代化的不断进步和发展，排放到大气中的硫氧化物、氮氧化物及有机废气等不断增加，大气污染造成的大气质量的恶化、酸雨现象、温室效应及臭氧层破坏足以威胁人类在地球上的生存和居住，其后果十分严峻，废气排放造成的环境污染问题逐渐引起人们的广泛重视。大气压等离子体技术是一门新兴的环境污染处理手段，其在废气处理应用中具有成本低，效果好、操作简单，无需高价格的真空系统等特点，具有广泛的应用前景。大气压等离子体技术的实质也就是气体放电原理，气体在电场作用下被击穿而导电，由此产生的电离气体叫做气体放电等离子体。大气压等离子体分解气态污染物的机理为：等离子体中的高能电子在大气压等离子体分解气体污染物中起决定性的作用，数万度的高能电子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞，巨大的能量转换成基态分子(原子)的内能，发生激发、离解以及电离等一系列物理和化学变化使气体处于活化状态。电子能量小于10ev时产生活性自由基，活化后的污染物分子经过等离子体定向链化学反应后被脱除。而当电子平均能量超过污染物分子化学键结合能时，污染物气体分子键断裂，污染物分解，在大气压等离子体中可能发生各种类型的化学反应，反应程度取决于电子的平均能量、电子密度、气体温度、污染物气体分子浓度及共存的气体成分。大气压等离子体在废气处理中应用的机理是在等离子体中的高能电子、离子、自由基、激发态分子和原子等的作用下，将NOx与SO2被氧化成更易参与反应和更易吸收的NO2和SO3，从而实现对废气的净化处理。大气压等离子体降解污染物是一个十分复杂的过程，而且影响这一过程的因素很多，虽然目前已有大量有关低温等离子体降解污染物机理的研究，但还未形成能指导实践的理论体系，使其工业应用缺乏理论保障。其
等离子体技术与应用 学号 队别 专业 姓名
摘要 等离子体作为物质存在的一种基本形态，自18世纪中期被发现以来，对它的认识和利用不断深化。我们知道，普通化学反应和化工设备中所产生的温度只有二千多度。而在各种形式的气体放电所形成的低温等离子体中电子温度可达一万度以上，足以造成各种化学键的断裂，或使气体分子激发电离，产生许多在通常条件下不能发生的化学反应，获得通常条件下不能得到的化合物或化工产品，并且获得的化合物与化工产品不会产生热分解。目前，等离子体技术已被广泛的用于国防、工业、农业、环境、通信等一系列国民经济发展领域，极大地推动了信息产业的发展，促进了工业科技进步。 关键词等离子体微波放电隐身技术材料的表面改性微波等离子灯 引言 等离子体是由带电的正粒子、负粒子（其中包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离子体。他们在宏观上呈电中性的电离态气体（也有你液态、固态）。当温度足够高时，构成分子的原子也获得足够大的的动能，开始彼此分离，这一过程称为离解。在此基础上进一步提高温度，就会出现一种全新的现象，原子的外层电子将摆脱原子核的束缚而成为自由电子，失去电子的原子变成带正电的离子，这个过程叫电离。等离子体指的就是这种电离气体，它通常由光子、电子、基态原子（或分子）、激发态原子（或分子）以及正离子和负离子六种基本粒子构成的集合体。因此，等离子体也被称为物质的第四态。 内容 一、等离子的性质 物质的第四态等离子体有着许多独特的物理、化学性质。只要表现如下： 1) 温度高、粒子动能大。 2) 作为带电粒子的集合体，具有类似金属的导电性能。等离子体从整体上看是一种导体电流体。 3) 化学性质活泼，容易发生化学反应。 4) 发光特性，可以作光源。 二、等离子技术的应用 2.1微波放电等离子体技术与应用 通常，低气压、低温等离子体是在1～100pa的气体中进行直流或射频放电产生的。直流辉光发电首先被研究和应用，但该等离子体是有极放电，而且密度低、电离度低、运行气压高，这就限制了其应用的广泛性。随后，射频放电技术逐步被发展起来，这是一种无极放电，且等离子体工作与控制参数比辉光放电有所提高，因而获得了较广泛的应用。但是其密度和电离度仍较低，应用范围依然受到限制。 微波放电初始阶段的物理过程如下。微波引入反应腔中建立起电磁场，反应气体中的电子在微波场作用下获得能量，与气体分子碰撞使其电离，从而得到更多的
等离子切割 等离子弧切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发)，并借助高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属（不锈钢、铝、铜、钛、镍）切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区！ 等离子切割发展到现在，可采用的工作气体（工作气体是等离子弧的导电介质，又是携热体，同时还要排除切口中的熔融金属）对等离子弧的切割特性以及切割质量、速度都有明显的影响。常用的等离子弧工作气体有氩、氢、氮、氧、空气、水蒸气以及某些混合气体。等离子切割机广泛运用于汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构等各行各业。 一、等离子弧切割工艺参数 各种等离子弧切割工艺参数，直接影响切割过程的稳定性、切割质量和效果。主要切割规范简述如下： 1．空载电压和弧柱电压 等离子切割电源，必须具有足够高的空载电压，才能容易引弧和使等离子弧稳定燃烧。空载电压一般为120-600V，而弧柱电压一般为空载电压的一半。提高弧柱电压，能明显地增加等离子弧的功率，
因而能提高切割速度和切割更大厚度的金属板材。弧柱电压往往通过调节气体流量和加大电极内缩量来达到，但弧柱电压不能超过空载电压的65%，否则会使等离子弧不稳定。 2．切割电流 增加切割电流同样能提高等离子弧的功率，但它受到最大允许电流的限制，否则会使等离子弧柱变粗、割缝宽度增加、电极寿命下降。 3．气体流量 增加气体流量既能提高弧柱电压，又能增强对弧柱的压缩作用而使等离子弧能量更加集中、喷射力更强，因而可提高切割速度和质量。但气体流量过大，反而会使弧柱变短，损失热量增加，使切割能力减弱，直至使切割过程不能正常进行。 4．电极内缩量 所谓内缩量是指电极到割嘴端面的距离，合适的距离可以使电弧在割嘴内得到良好的压缩，获得能量集中、温度高的等离子弧而进行有效的切割。距离过大或过小，会使电极严重烧损、割嘴烧坏和切割能力下降。内缩量一般取8-11mm。 5．割嘴高度 割嘴高度是指割嘴端面至被割工件表面的距离。该距离一般为4~10mm。它与电极内缩量一样，距离要合适才能充分发挥等离子弧的切割效率，否则会使切割效率和切割质量下降或使割嘴烧坏。 6．切割速度
一.激光熔覆特点 1.技术特点 激光熔覆最重要的特点是热量集中、加热快、冷却快、热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（如喷焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。 这就是所谓激光熔覆无退火、不变形的原因，但我以为，这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象。 2.设备特点 激光熔覆，目前国内采用两种机型：CO2激光器和YAG激光器。前者为连续输出，熔覆功率一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。 对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距，因此，激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3.工艺特点 （1）前期处理 激光熔覆，一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 （2）送粉 CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 （3）从熔池形成的状态看
由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 （4）加热快、冷却快 影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔、硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 （5）材料选择 由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物、氧化物的熔覆更困难一些。 二.微束等离子熔覆特点 1.技术特点 微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快。为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径、小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然，这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放的好一些。 2.设备特点 微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源、喷枪、送粉器、摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。 随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外，设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。
低温等离子体技术在环境工程中的应用 低温等离子体技术在废气处理中的应用随着工业经济的发展，石油、制药、油漆、印刷和涂料等行业产生的挥发性有机废气也日渐增多，这些废气不仅会在大气中停留较长的时间，还会扩散和漂移到较远的地方，给环境带来严重的污染，这些废气吸入*** ，直接对***的健康产生极大的危害；另外工业烟气的无控制排放使全球性的大气环境日益恶化，酸雨(主要来源于工业排放的硫氧化物和氮氧化物)的危害引起了各国的重视。由于大气受污染而酸化，导致了生态环境的破坏，重大灾难频繁发生，给人类造成了巨大损失。因此选择一种经济、可行性强的处理方法势在必行。 降解挥发性有机污染物(VOCs)传统的处理方法如吸收、吸附、冷凝和燃烧等，对于低浓度的VOCs很难实现，而光催化降解VOCs又存在催化剂容易失活的问题，利用低温等离子体处理VOCs可以不受上述条件的限制，具有潜在的优势。但由于等离子体是一门包含放电物理学、放电化学、化学反应工程学及真空技术等基础学科之上的交叉学科。因此，目前能成熟的掌握该技术的单位非常的少。大部分宣传采用低温等离子技术处理废气的宣传都不是真正意义上的低温等离子废气处理技术。 是否是低温等离子体处理技术的简单判断方法： 现在，各传媒上宣传低温等离子废气处理的产品和技术很多，可这些产品的宣传大部分都是在炒低温等离子体概念。如何判断是否是真正意义上的低温等离子体技术？可以用下面两个简单的规则来判断，即使你不懂低温等离子体技术也能判断出是真是假。 (1)在废气处理的通道上必须充满了低温等离子体。这条规则判断很简单，只要用眼睛观察一下处理通道是否充满紫蓝色的放电就可以直观的了解是否是低温等离子体了(需要注意的是不要将各种颜色的灯光当作电离子体放电)。如果在废气处理的通道上只零星的分布若干的放电点或线，则处理的效果是非常有限的，因为，大部分的(VOCs)气体没有进过低温等离子体处理区域。 (2)低温等离子体处理系统必须要有一定的放电处理功率。通常需要在2?5瓦时/米3。即1000米3/时的风量需要处理的电功率为2KW?5KW。如果号称1000 米3/时的风量只需要几十或几百瓦的电功率，则最多也就是静电（除尘）处理或局部处理而已。要想分解VOCs 没有一定的能量是不可能的。 等离子体技术目前采用的有四类技术，介质阻挡放电（双介质、单介质）、尖端放电（金属、纤维）、板式放电、微波放电，实际应用也有采用组合模式。
等离子体及其在微电子封装领域的应用 在微电子元件制造过程中, 封装是一个重要步骤。优良的封装技术可以提高微电子产品的寿命，可靠性和降低环境对产品性能的影响。在微电子封装工艺中，常见的问题是芯片粘接中的空隙, 引线键合中较低的键合强度, 塑料封装后的界面剥离等等。所有这些问题均与材料的表面特性有关。 未经表面处理的材料通常不具备符合粘结的物理和化学特性而需要表面活化。表面上沉积的污染物影响了表面粘结能力而需要表面清洗。等离子工艺提供了有效的表面清洗和活化方法。在保证整体材料性质不变的情况下，等离子工艺能够实现固体表面几个分子层的物理或化学改性。 等离子体介绍 等离子体是部分电离的电中性的气体,是常见的固态，液态，气态以外的第四态。等离子体由电子，离子，自由基，光子，及其它中性粒子组成。由于等离子体中电子, 离子和自由基等活泼粒子的存在, 因而很容易与固体表面发生反应。这种反应可分为物理溅射和化学反应。物理溅射是指等离子体中的正离子在电场中获得能量去撞击表面。这种碰撞能移去表面分子片段和原子，因而使污染物从表面去除。另一方面，物理溅射能够改变表面的微观形态，使表面在分子级范围内变得更加"粗糙"，从而改善表面的粘结性能。 等离子体表面化学清洗是通过等离子体自由基参与的化学反应来完成。因为等离子体产生的自由基具有很强的化学活性而降低了反应的活化能，从而有利于化学反应的进行。反应中产生的易挥发产物(主要是气体) 会脱离表面, 因而表面污染物被清除。反应的有效性, 即表面改性的有效性取决于等离子体气源, 等离子系统的组合, 及等离子工艺操作参数。 等离子体表面清洗及活化工艺具有诸多优点。主要表现为: 1. 等离子工艺是有利于环境保护的工艺。等离子清洗过程中仅使用微量气体，没有污染物排放。 2. 等离子清洗工艺成本较低, 容易使用。可以处理拥有各种表面的材料, 并具有良好的均匀性和重复性。 3. 维护及保养费用较低。 4. 适合于高级封装及其它需要表面改性的工艺。 随着电子电路集成化的提高, 芯片尺寸变得越来越小, 表面清洗的要求越来越高。等离子体表面清洗工艺已经成为最好的选择之一。 等离子体应用 集成电路封装工艺包括芯片粘结, 引线键合及塑料封装。由于表面氧化物和有机污染物的存在, 导致了不完全有效的芯片粘结, 不良的引线键合强度, 以及封装后微电子装置中的剥离现象。所有形式的表面污染降低了集成电路封装中的可靠性和产率. 等离子体清洗可应用于芯片粘结工艺之前。等离子清洗和活化后的表面将改善芯片的粘结能力并减少可能产生的空隙。这种良好的粘结性能改善了封装的热消散能力。当共晶焊锡在芯片粘结中被用作粘结材料时, 表面的氧化会影响芯片粘结。等离子工艺能有效去除表面的金属氧化物, 从而确保无空隙的芯片粘结。 金属焊盘上污染物的存在会降低引线的键合能力。在高级封装工业中, 日益缩小的焊盘限制了键合表面尺寸, 从而增加对无污染表面的要求。在引线键合之前, 等离子体被用于去除焊盘上的污染物和氧化物, 增加键合可靠性和能力。研究发现, 经等离子体清洗后的表面, 引线键合力平均增加24.3%。 在BGA封装中, 由于封装化合物和各种材料界面之间存在不良的粘结能力, 易于产生界面剥离。通过增加BGA产品的表面能, 等离子体工艺能极大地改善材料界面的粘结能力,
数控精细等离子切割机技术要求 一、招标要求： 1.1投标人必须仔细阅读招标文件的全部条款，并作出明确响应。 1.2招标文件中带“*”号的条款及要求，投标方必须满足，若有一项不满足将导致废标。 1.3投标报价： 1.3.1 对设备进行分项报价，按设备分别填写《投标货物数量、价格表》。 1.3.2 投标报价为含税价，且为设备到需方的价格（应含运保费） 1.3.4 投标方递交文本投标文件的同时，需提供与投标文件内容一致的光盘一张。 二、设备规格名称及数量 设备名称：数控精细等离子切割机 规格：有效切割范围：4000×10000mm，两套精细等离子回转坡口割炬， 切割工件介质： 等离子气体：氧气，空气 保护气：氮气、空气 数量：1台 三、设备用途及基本要求 3.1设备用途：该设备主要用于3-25mm碳钢、合金钢板和铝合金3-20mm的垂直切割下料和自动坡口切割。 3.2基本要求： 3.2.1机床有效切割范围：4000×10000mm，两套精细等离子加回转坡口割炬。其配置的离子切割电源应适合3-25mm碳钢、合金板的切割及开坡口，确保最佳的切割质量。* 3.2.2 机床的设计制造应执行国家和行业相关标准，制造单位需通过IS09001质量认证。设备具有足够的静态、动态、热态刚度和精度；保证系统具有良好和可靠的动态品质。 3.3.3 要求设备生产制造符合国际相关安全认证和有关标准（如CE,ASME,NBBI,U3等），
正常生产作业中，确保不对操作人员造成人身伤害，噪声、粉尘和烟气的排放要求达到中国环保要求。 3.3.4 所生产或采用的机械、液压、电子、电气、仪表组件等，均符合ISO颁布有关标准，计量单位采用公制或英制，并符合国际单位（SI）标准。 3.3.5 机床使用、维修方便，售后服务优良，能快速的对用户的故障问题做出反应，必须能在48小时内（2个工作日）到现场处理问题。 四、供货范围： 4.1设备供货范围： 数控精细氧离子切割机。包括：主机、配套辅机、控制系统等（具体见下表4.1），以及在本技术要求中未提及，但为确保该设备正常、稳定、长期、安全、可靠运行所必须的其他配套设施。 4.1 供货范围表
等离子熔覆与激光熔覆的区别 等离子熔覆 1. 技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。 2. 设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显着，对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。 3. 工艺特点： 第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。 第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。
第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。 第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。 第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。 激光熔覆 1.技术特点 2.激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。 3.2. 设备特点 4.激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者
第25卷第5期 硅 酸 盐 通 报 Vol .25 No .5 2006年10月 BULLETI N OF THE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY Oct ober,2006 二氧化钛等离子喷涂层的结构及性能 范艳华,尹衍升 (中国海洋大学材料科学与工程研究院,青岛 266003) 摘要:700℃、1000℃、1200℃下对纳米二氧化钛(Ti O 2)粉末进行煅烧,利用大气等离子喷涂(APS )在Q235基体上制备氧化钛纳米结构涂层。运用X 射线衍射(XRD )、扫描电镜(SE M )等技术对煅烧后的粉料和涂层的显微结构、物相组成进行测试、观察、分析。实验结果表明:1000℃为最佳的造粒温度,适合等离子喷涂的粉末颗粒粒径为 30～90 μm,流动性较好,着粉率高;涂层物相主要是金红石型Ti O 2,涂层与基体的结合强度很高,达30.90MPa,涂层硬度为727.95HV 。 关键词:纳米二氧化钛;造粒;大气等离子喷涂;结合强度 The Structure and Performance of Pl a s ma Sprayed T i O 2Coa ti n g FAN Yan 2hua,YI N Yan 2sheng (I nstitute ofMaterials Science and Engineering,Ocean University of China,Q ingdao 266003) Abstract:Nano 2Ti O 2powders were calcined at 700℃,1000℃,1200℃res pectively .Ti O 2coatings on carbon steel substrate were fabricated by air p las ma s p raying .The m icr o 2structure and compositi on in calcined Ti O 2powders and Ti O 2coatings were investigated thr ough XRD and SE M.The results show that radius of the best Ti O 2particles which were used in air p las ma s p raying are 30290 μm ,and the particles have better mobility and better landed powder rati o .The main phase of coating is Rutile 2Ti O 2,and adhesi on strength bet w een coating and substrate is very good,up t o 30.90MPa,hardness of coatings is 727.95HV. Key words:nano 2Ti O 2;calcined particles;air p las ma s p raying;adhesi on strength 基金项目:国家自然科学基金(NO.50242008). 作者简介:范艳华(19792),女,博士研究生.主要从事陶瓷基复合材料的研究. 近年来,纳米结构涂层成了众多科学工作者的研究热点,由于晶粒尺寸效应和大量晶界的存在,具有比传统涂层更优良的性能。许多方法都可用于纳米结构涂层的制备,如热喷涂技术、电子束物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射等,其中热喷涂技术尤其是等离子喷涂技术成了制备纳米结构涂层的有效方法 之一[1]。 纳米Ti O 2涂层具有抗高温,耐腐蚀,耐磨损,化学性质稳定,无毒无害等优异的性能;另外,由于Ti O 2的纳米颗粒又具有纳米结构的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性,纳米 Ti O 2涂层将具有更为广阔的应用前景。[2,3]纳米结构的微粒不能直接用于等离子喷涂,因为纳米微粒尺寸太小、本身的质量小、比表面积太大、活性高、容易聚集成团、流动性差,这造成在喷涂过程中粉料在管道中的运输困难;另外,由于纳米微粒与基体材料的冲量很小,这使纳米微粒无法在基体材料的表面沉积,形成致密的纳米涂层。通过造粒技术,使纳米微粒重组成微米级的微粒,以适合于等离子喷涂用。通过X 射线衍射(XRD )、扫描电镜(SE M )技术对涂层的
第四章国内等离子体水处理应用状况 国内对等离子技术的工程应用研究主要是超声实验室，超等实验室于2008年成功制出世界第一个等离子水上放电设备。实验表明：同样功效的水体氧化作用，水上等离子技术耗能只有臭氧机的1/10。在大气压下，等离子直接在空气和水体两相的临界点放电，大面积的水上等离子放电产生后，水体、气体和等离子可产生临界效应，使得水上等离子通道同时带有超声波和紫外线，形成高效的AOPs组合。 超声等离子技术具有以下技术特点：1）低温大气压等离子技术的瓶颈突破，解决低温等离子目前只能在真空或者惰性气体环境下的加工技术，极大降低等离子应用的经济成本；2）独创性地实现了水上等离子大面积稳定放电、等离子水中均匀放电，从而实现等离子行业应用的突破；3）等离子能量从超声波纵向机械传递穿透皮肤深层，有效杀灭真菌等微生物，具有减少创伤、无菌选择性等优点；4）高能量技术的精确控制，实现在人体可直接接触范围内，等离子稳定放电模式，实现纳米级细胞定位融化技术，为癌症晚期提供一种有效的技术手段。 而目前水处理系统的处理瓶颈：1）高浓度工业有机废水无法正常生化；2）污水处理末端废水残余COD无法将至排放标准；3）反渗透过滤装置进水水质控制困难；4）大型池塘湖泊无法控制蓝藻的爆发；5）饮用水处理成本居高不下。超声等离子实验室通过对等离子水处理的研究，已试用的主要超高浓度污水如表X所示，且将等离子技术应用到等离子直饮处理、等离子医院污水消毒处理、水上等离子除藻机、AMBR低浓度污水处理系统、工业冷却循环水处理。
废水名称主要处理难点 糖蜜/木薯酒精废液含有大量硫酸根，胶体，难以生化 玫瑰红染料废水难以脱色，COD去除困难垃圾渗滤液成分复杂，超高浓度COD难以降解间氨基苯磺酸/间硝基苯磺酸废水色度无法去除（发达国家禁止生产）造纸废水纤维素，木质素等胶体难以降解橡胶促进剂制造废水盐分和氯离子阻碍生化 聚硫橡胶制造废水成份难以降解 纤维板制造废水胶体和大分子有机物成分难以降解制药废水（如抗生素，中间体）主要成分无法生化或破环生化反应表X 超声等离子技术已试用的主要超高浓度污水 废水名称原水浓度mg/L 处理后mg/L 去除率反应时间 印染废水脱色800倍色度<20倍91% 0.2h 镀银含氰废水CN-=52.0 0.2 99.9% 0.5h 生活废水COD Gr=156 59.1 62% 0.5h 洗涤COD Gr=488 46.6 90.5% 1.0h 电镀综合废水COD Gr=268 76.6 71.4% 1.0h 印刷油墨废水COD Gr=668 73.1 89.0% 1.5h 喷漆喷油废水COD Gr=4568 352 92.3% 6.0h 表X 各类废水处理典型数据表
常用等离子切割方法及其选用 不锈钢、铝和碳钢为压力容器的常用材料，其下料方法有很多种，等离子切割以其高 效、应用 范围广、切割面光洁、热变形小及适合加工各种形状等特点，成为最常用的下料方 法，在压力容器的制造中起着重要的作用。 由于等离子切割是以工作气体作为导电介质， 携带热量、熔化加工金属并吹除切口中 的熔融 金属来达到切割目的的，因此不同的工作气体对等离子的切割特性、质量、速度等方 面都有明显的影响。下面介绍几种常用等离子切割方法及其工艺特性和切割不同材料时等离 子切割方法选用。 1常用等离子切割方法及其工艺特性 1.1等离子空气切割法 等离子空气切割法以干燥的压缩空气作为加工气体， 主要用于切割碳钢，也可用于切 割不锈钢和铝。由于空气主要由氮气和氧气组成，切割碳钢时，切口中氧与铁的放热反应提 供了附加的热量，同时生成表面张力低、流动性好的 FeO 熔渣，改善了切口中熔融金属的流 动性，因此不但切割速度较快，而且切割面较光洁，切口下缘基本不粘渣，切割面斜角较小。 切割不锈钢和铝时，氧与不锈钢中的铬和铝起反应，其切割面较粗糙，一般对切割表面质量 要求较高时不采用这种加工方法。 等离子空气切割法主要存在以下缺点: (1) 切割面上附有氮化层，焊接时焊缝中会产生气孔，因此用于焊接的切割边，需用 砂轮打 磨，去除氮化层。 (2) 由于存在氧化作用，电极和喷嘴易损耗，使用寿命较短。 由于压缩空气的成本较低，这种切割方法在大批量的非焊接碳钢板的切割中使用较为 广泛。 其不同电流强度下，常用板厚和切割速度之间的关系如图 1所示。 1 . 2等离子氧气切割法 til ~_4处 SS ? =>?
等离子体技术在大气污染防治中的应用 等离子体技术在大气污染防治中的应用 发布时间:2010-09-19 08:51:48 1 等离子体概况 1.1 等离子体及等离子体技术的基本概念等离子体是由大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统,整个体系呈电中性,具有与一般气体不同的性质, 容易受磁场、电场的影响它为化学反应提供必须的能量粒子和活性物种,在化学工业、 材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。它是物质存在的基本形态之一，与固态、液态、气态并列，成为物质第四态。 1.2 等离子体产生的机理及方法当气体分子以一定的方式在外部激励 源的电场被加速 获能时, 能量高于气体原子的电离电势时, 电子与原子间的 非弹性碰撞将导致电离而产生离子电子,当气体的电离率足够大
时,中性粒子的物理性质开始退居次要地位。整个系统受带电粒子的支配,此时电离的气体即为等离子体。等离子体发生器有以下两大类共计八种产生方法。 等离子包括放电等离子和化学等离子,放电等离子可分 为有电极和无电极两类。有电极有电弧放电、辉光放电、电晕放电 和无声放电。无电极有高频感应、微波放电和激波 放电。其中电弧放电、辉光放电和高频放电分直流和交流两种。电弧 直流放电有内极和外极之分。 1.3 等离子体的分类及特点应用按热力学状态不同和中性气体温度的 高低,等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体，按温度可将等 离子体划分为热力学平衡态等离子体和非热力学平衡态等离子体。当 电子温度(Te)与离子温度(Ti)、中性粒子温度(Tg)相等时，等离子体处于热力学平衡状态，称之为平衡态等离子体(Equilibrium Plasma) 。因为温度一般在5000K 以上，故而又称其为高温等离子体(Thermal Plasma) 。当Te>>Ti 时，称之为非平衡态等离子体(Non—thermal Equilibrium Plasma) 。其电子温度高达10 的四次方K 以上，而其离子和中性粒子的温度却低至300~500 K ，因此，整个体系的表观温度还是很低的，故又称之为低温等离子体(Cold Plasma), 而低温等离子体可分为热等离子体、冷等离子体和燃烧等离子体。热等 离子体为局域热力学平衡态等离子体,是由高强度直流电弧放电与高频感应耦合放电产生的,其特点是重粒子（原子、分子、离子）温度接近于电子温度;冷等离子体是非平衡等离子体,是由辉光放电、微波放电、电晕放电或无声放电产生的,其特点是电子温度远远高于重粒子温度;燃烧等离子体通过燃烧形成,其特点是电离度极
常压等离子处理技术：用于表面清洗，活化和涂层的创新技术 等离子技术处理过的表面，无论是塑料，金属还是玻璃都能获得表面能的提高。通过这样的处理工艺，制品的表面状态才能充分满足后续的涂装，粘接等工艺的要求。 常压等离子技术具有极为广泛的应用领域，这使其成为行业中广受关注的核心表面处理工艺。通过使用这种创新的表面处理工艺，可以实现现代制造工艺所追求的高品质，高可靠性，高效率，低成本和环保等目标 等离子处理工艺可以实现有选择的表面改性 ?活化:大幅提高表面的润湿性能，形成活性的表面 ?清洗:去除灰尘和油污，精细清洗和去静电 ?涂层:通过表面涂层处理提供功能性的表面 ?提高表面的附着能力 ?提高表面粘接的可靠性和持久性 等离子技术: 什么是等离子体? 物理原理 我们知道，能量输入的结果使得物质发生从固态到液态，再从液态到气态的聚集态变化。如果再将额外的能量输入到气体中，气体将发生电离，并转变为另一种聚集状态，即等离子态。当等离子体和其它物质接触时，所输入的能量被传送到被接触材料表面，并随之产生一系列的作用。 等离子体–物质的第四态 固态液态气态等离子 能量 /温度分子激化的分子离子自由电子高能分子碎片 等离子技术：等离子技术，在常压条件下的等离子表面处理工艺在线处理工艺： 通过开发出常压等离子技术，实现了在常压条件下对等离子体的应用，并且是在大规模工业化生产中对材料进行有效的表面处理。这一工艺的特殊之处在于可以“在线”使用，即可以集成到既有的工艺过程中，不需要繁复的工艺调整或者真空箱或净化室等昂贵的处理条件。 零电势的表面处理，不损伤被处理的表面 和其它处理工艺不同，常压等离子技术还可以处理那些敏感易损的表面。由于等离子体是零电势的，并且处理时没有和被处理物质之间发生直接的机械接触，因
常用等离子切割方法及其工艺特性 1. 1 等离子空气切割法 等离子空气切割法以干燥的压缩空气作为加工气体,主要用于切割碳钢,也可用于切割不锈 钢和铝。由于空气主要由氮气和氧气组成,切割碳钢时,切口中的氧与铁的放热反应提供了附加的 热量,同时生成表面张力低、流动性好的FeO 熔渣,改善了切口中熔融金属的流动性,因此不但切割速度较快,而且切割面较光洁,切口下缘基本不粘渣,切割面斜角较小。切割不锈钢和铝时,氧与不锈钢中的铬和铝起反应,其切割面较粗糙,一般对切割表面质量要求较高时不采用这种加工方 法。 等离子空气切割法主要存在如下缺点: a . 切割面上附有氮化层,焊接时焊缝中会产生气孔。因此用于焊接的切割边,需用砂轮打磨,去除氮化层。 b. 由于存在氧化作用,电极和喷嘴易损耗, 使用寿命较短。 由于压缩空气的成本较低,这种切割方法在大批量的非焊接碳钢板的切割中使用较为广泛。不同 电流强度下,等离子空气切割碳钢时常用板厚和切割速度之间的关系如图 1 所示。 图1 等离子空气切割碳钢 1. 2 等离子氧气切割法 等离子氧气切割法以氧气作为工作气体,主要用于切割碳钢、铝。氧的离解热高、携热性好,粒子复合时的放热量大,投入切割的热量多,因此可获得较高的切割速度。在加工碳钢时,因切割过程中的铁2氧反应提供了大量的附加热量,促进了切割速度的进一步提高。与等离子空气切割法相比,等离子氧气切割法在切割碳钢时有以下优点: a . 切割速度更快; b. 切割面更光洁,呈金属光泽,尤其是无氮化层,切割后可直接用于焊接; c. 切口下缘不粘渣; d. 切割变形小,精度高。 等离子氧气切割法也存在如下缺点: a . 因氧化作用强,电极损耗更快,使用寿命短; b. 切割面斜角较大。 不同电流强度下,等离子氧气切割碳钢和铝时常用板厚和切割速度之间的关系如图 2 和图3所示。