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等离子表面处理技术发展及应用ppt

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等离子体及其在环境中的应用(共28张PPT)

等离子体及其在环境中的应用(共28张PPT)
• 等离子体简介 • 等离子体的基本性质
• 低温(dīwēn)等离子体（非平衡等离子体）的发生形式
• 等离子体在环境中的应用
精品资料
一、等离子体 简介 (děnglízǐtǐ)
• 等离子体（plasma）是电离了的气体，由正离子（和负离子）、电子、 以及一些中性(zhōngxìng)粒子和基团组成，其电离程度可处在从100% （完全电离的气体）到非常低（10-4~10-6，部分电离气体）的比例范 围内。
精品资料
空气(kōngqì)中不同气压下的放电图像
精品资料
不同glízǐtǐ)在环境中的应用
• 高压放电技术作为产生低温等离子体的主要手段，可以用于大气污 染治理，如烟气脱硫脱硝、电除尘、有机(yǒujī)废气处理，可以用于水 和食品的处理及灭菌，还能作为臭氧发生源。
精品资料
Influent gas
NTP/Catalyst
Effluent gas
Influent gas
NTP
Catalyst
Effluent gas
精品资料
高压 放电水处理 (gāoyā)
• 水下高压放电是在由尖端电极极不均匀电场中产生的。还可向溶液通 入气体，促进局部放电和等离子体通道的形成、增加活性物质数量， 从而处理(chǔlǐ)难降解有机废水和水体消毒灭菌。
精品资料
• 等离子体通常被称作物质的第四态，宇宙(yǔzhòu)中绝大部分的可见物质均处 在等离子态，而在日常生活当中，火焰、霓虹灯、闪电都是（或部分是） 不同种类的等离子体。
精品资料
二、等离子体的基本(jīběn)性质
• 等离子体(děnglízǐtǐ)在宏观上近似呈电中性； • 含有大量的自由电子、带电粒子，以及一些激发状态的粒子，是一种特

等离子体表面处理PPT课件

等离子体表面处理PPT课件

2020/11/8
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阴极溅射的主要特点
（1）一个粒子轰击阴极表面可溅射出的原子 数，称为溅射系数。
溅射系数随加速电压的增大而增大，但是当加 速电压过高时，由于轰击的正离子撞入阴极材 料内部的几率增大，一旦撞入内部，能量将平 均散逸给大量的周围原子，不能使个别原子获 得逸出的能量。
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（2）阴极电位降和轰击粒子的质量越大， 阴极溅射越激烈。
当气体和阴极的种类一定时，阴极位降 将随电流密度增加而增加，溅射量近似 地与电流密度平方成正比，与气压和极 间距离的乘积成反比。
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（3）在其它条件一定时，气压越小溅射 越严重，当气压大时，由于溅出的粒子 易与周围高密度的气体碰撞而返回表面， 因而溅出量减少。
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4
离子轰击渗镀的基 本方法如图所示。
以工件为阴极， 容器壁为阳极，调 节渗剂送气和抽气 速率，使维持 133～1333Pa的压 力，极间施以300V 以上的直流电压， 使产生辉光放电。
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5
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6
用离子轰击进行渗镀，有以下优点：
（1）由于离子对表面的轰击可使表面高 度活化，加之离子和随离子一起冲击表 面的活性原子都易被表面吸收，因而渗 镀速度特快。
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12
②运动中的电子与气体碰撞几率与气体 的密度或压力成正比。
设 为电子连续两次碰撞的平均距离， 称平均自由程，显然碰撞几率与 成反 比。而平均自由程又与气压成反比，即；
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13
③电子在低压气体电场E中的动能 ， 可以下式表示：
可见，在场强E一定的情况下，电子的动能与气压 成反比。这就是说，如果气压P太小， 电子在单位 距离内与气体碰撞的几率太小，或者说电子所获得

《等离子体表面处理》课件

《等离子体表面处理》课件
通过接触角测量仪测定处理前后表面的润湿性，评估表面能 的变化。
导电性能
通过四探针测试仪或Hall效应测试仪测量表面的导电性能， 评估等离子体处理对表面电学性能的影响。
PART 05
等离子体表面处理的优势 与局限性
等离子体表面处理的优势
01
02
03
04
高效性
等离子体表面处理技术能够在 短时间内对大面积的表面进行
总结词
等离子体是由部分或全部原子或分子处于激发态的电离气体，其整体呈中性。
详细描述
等离子体是由气体在足够高的电场或温度下被完全或部分电离，形成由带正电 的离子和带负电的电子组成的电离气体。在宏观上，这些带电粒子的净电荷为 零，因此等离子体整体呈中性。
等离子体表面处理技术的原理
总结词
等离子体表面处理技术利用等离子体的物理和化学性质，对材料表面进行激活、刻蚀、 沉积等处理。
通过引入智能化技术，实现等离子体 表面处理的自动化和智能化。
绿色环保
未来的等离子体表面处理技术将更加 注重环保和可持续发展。
新材料应用
随着新材料的不断涌现，等离子体表 面处理技术将在新材料领域得到更广 泛的应用。
处理，提高了生产效率。
环保性
等离子体表面处理技术不使用 化学试剂，减少了环境污染。
均匀性
等离子体能够均匀地覆盖处理 表面，保证了处理效果的均匀
性。
适用性广
等离子体表面处理技术适用于 各种材料和表面的处理。
等离子体表面处理的局限性
设备成本高
等离子体表面处理设备成本较 高，增加了生产成本。
处理厚度有限
等离子体表面处理工艺流程
预处理
清除工件表面的污垢和杂 质，保证处理效果。

等离子表面处理技术发展及应用

等离子表面处理技术发展及应用

05
等离子表面处理技术的挑战与前景
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
等离子表面处理技术在实际应用中面 临一些技术瓶颈，如设备成本高、处 理效率低、处理效果不稳定等。
解决方案
针对这些技术瓶颈，科研人员正在积 极探索新的技术路线和解决方案，如 优化设备结构、改进工艺参数、开发 新型等离子源等，以提高处理效率、 稳定性和降低成本。
市场需求与产业发展
市场需求
随着工业制造和表面处理领域的不断发展， 等离子表面处理技术的市场需求持续增长， 特别是在汽车、航空航天、电子、医疗器械 等领域，对等离子表面处理技术的需求尤为 迫切。
产业发展
为了满足市场需求，等离子表面处理技术的 相关产业正在快速发展，市场规模不断扩大， 技术水平和产业竞争力不断提升。
技术发展趋势与展望
技术发展趋势
等离子表面处理技术正朝着高效、环保、智 能化的方向发展，如开发高效能等离子源、 研究环保型等离子处理技术、实现智能化控 制等。
展望
未来等离子表面处理技术有望在更多领域得 到应用，如新能源、环保、生物医学等领域 ，同时技术的不断进步和创新将推动等离子 表面处理技术的进一步发展，为工业制造和
等离子体中的高能粒子能够轰击材料表面，使其粗糙度增加 ，亲水性提高；而低能粒子则主要通过注入方式与表面发生 化学反应，引入新的官能团或改变表面组成。
等离子体表面处理的技术特点
非接触式处理
等离子体与物质表面的相互作 用是在气体环境中进行的，避 免了直接接触对表面造成的损
伤。
环保性
等离子体处理过程中不使用化 学试剂，减少了对环境的污染 。
等离子表面处理Leabharlann 术发展 及应用• 等离子表面处理技术概述 • 等离子表面处理技术的基本原理与技

等离子表面处理技术发展及应用..57页PPT

等离子表面处理技术发展及应用..57页PPT

END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为.
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比

等离子束表面处理技术及应用培训课件

等离子束表面处理技术及应用培训课件

3 等离子表面强化方式
（3）等离子束熔覆强化
熔覆材料： 钴基合金粉末：熔覆层具有优良的高温性能，较好的热强 性、热蚀性、韧性以及冷热疲劳性能。
一般用于较重要的耐高温磨蚀零件的强化和修复。如 高温高压阀门板和阀座，各种发动机的排气阀密封面以及 用于热腐蚀条件下的飞机发动机部件 等。
4 等离子束表面强化机理
2 等离子表面强化原理
等离子表面强化的基本原理是利用用氩气或氮气等气体放 电形成压缩电弧的高密度能量束（等离子束），其能量密 度达数百kW/cm2，弧柱中心温度可达10000℃，加热速 度非常快。当利用等离子束扫描材料表面时，其表面温度 在瞬间可迅速升至相变温度以上或至熔点，由于加热时间 短，加热层很浅，靠工件自身以很大冷却速度快速冷却， 形成细密的白口组织、隐晶马氏体、高硬度化合物等高硬 度组织，从而实现表面强化之目的。
熔覆材料： 铁基合金粉末：熔覆层具有优良的耐磨性，但脆性较大 铁铬硅硼合金粉末：50HRC以上，适用于铁路钢轨的修补, 以及石油钻探、农机部件、建筑和矿山机械等抗磨损零件 的强化和修复。
3 等离子表面强化方式
（3）等离子束熔覆强化
熔覆材料： 镍基合金粉末：熔覆层耐磨、耐蚀、抗氧化 镍铬硼硅合金粉末：25~65HRC，综合性能优良，用途广 泛，可用于强化和修复承受金属摩擦磨损的工件，各种低 应力磨料磨损的零件，耐蚀件和工作温度不超过700 ℃的 零件，以及铸铁、钢件缺陷的修补。
等离子束表面处理技术简介
断裂
磨损
腐蚀
机械零部件失效
为满足表面耐磨性能和耐腐蚀性能
表面改性处理
等离子束表面处理技术简介
传统表面改性技术
喷涂层 渗层 镀层
激光束、电子束、离子束等为代表的高能束 表面改性新技术，具有广阔的工业应用前景

等离子表面处理技术发展及应用ppt


第十四页，共五十六页。
3 等离子外表(wàibiǎo)强化方式
〔2〕外表(wàibiǎo)熔凝硬化
等离子束流(shù
liú)
快速扫描工件
外表形成 熔池
依靠工件自身冷却和 向空气散热快速凝固
硬化效果显著，但硬化层的形成过程中，发生了液态到固态的转变， 产生铸造缺陷的可能性增加。此外，熔凝硬化层因凝固反响而突起， 采用该种硬化方式处理的工件，一般需经过珩磨前方可使用，增加 了制造工序和本钱。〔适于铸铁和高合金钢〕
等离子束外表处理(chǔlǐ)技术及应用
材料科学与工程教研室 2021-01-15
第一页，共五十六页。
等离子束外表处理技术(jìshù)简介
断裂
磨损(mó
sǔn)
腐蚀
机械零部件失效
为满足(mǎnzú)外表耐磨性能和耐腐蚀性能
外表改性处理
第二页，共五十六页。
等离子束外表处理(chǔlǐ)技术简介
传统外表(wàibiǎo)改性技术
(qiánghuà)
基体(jī tǐ)材料： 碳钢：Q235、20、45、16Mn 合金钢：40Cr、Cr12MoV、H13、304、316L、1Cr18Ni9Ti、
2Cr13 ； 铸铁：HT200、QT600、合金铸铁； 有色金属合金：Al合金、Ti 合金
第十七页，共五十六页。
3 等离子外表强化(qiánghuà)方式
熔覆材料：
铁基合金粉末：熔覆层具有优良的耐磨性，但脆性较大 铁铬硅硼合金粉末：50HRC以上，适用(shìyòng)于铁路钢轨的修 补,以及石油钻探、农机部件、建筑和矿山机械等抗磨损零件 的强化和修复。
第十九页，共五十六页。
3 等离子外表(wàibiǎo)强化方式
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3 等离子表面强化方式 （1）固态相变硬化
等离子束流 快速扫描工件
工件被加热到固 态相变温度以上
依靠工件自身快 速冷却发生淬火
淬硬层组织细小，硬度比常规淬火工艺高出20%以上，耐磨 性可提高2～3倍，工件几乎无变形，处理后的材料表面形貌 无改变，可直接使用。
3 等离子表面强化方式 （2）表面熔凝硬化
熔覆材料： 铁基合金粉末：熔覆层具有优良的耐磨性，但脆性较大 铁铬硅硼合金粉末：50HRC以上，适用于铁路钢轨的修补, 以及石油钻探、农机部件、建筑和矿山机械等抗磨损零件 的强化和修复。
3 等离子表面强化方式
（3）等离子束熔覆强化
熔覆材料： 镍基合金粉末：熔覆层耐磨、耐蚀、抗氧化 镍铬硼硅合金粉末：25~65HRC，综合性能优良，用途广 泛，可用于强化和修复承受金属摩擦磨损的工件，各种低 应力磨料磨损的零件，耐蚀件和工作温度不超过700 ℃的 零件，以及铸铁、钢件缺陷的修补。
等离子束表面处理技术简介
在热喷涂、堆焊、激光熔覆等基础上发展起来的。
热喷涂：技术成熟，应用广泛，但涂层与基体 的结合力差，不能承受冲击载荷；
堆焊：设备简单，操作灵活，但电弧不稳定， 组织成分极不均匀，易出现夹杂、过烧、烧不透、 稀释率高等缺陷，生产效率低，合金元素浪费大等；
激光熔覆：涂层与基体呈冶金结合，涂层外观 好、硬度高、耐磨性好、抗冲击等，但生产效率低， 能量利用率低，设备投资大、维护费用高、使用成 本高。
➢ 等离子弧焊
等离子熔覆基本原理图 等离子熔覆示意图
高能束熔覆示意图
等离子熔覆示意图
等离子熔覆示意图
1 等离子表面处理的优点
等离子束能量密度高、温度高、加热速度快、 时间短,处理工件变形小或无变形,工作效率高
等离子束表面改性技术，一次性投资只有激光 的1/3-/1/2，运行成本只有激光处理的1/3， 且硬化效果与激光相当，是非常有前途的表面 工程技术。
毕业设计，材科02级 鲁煜） 3) 316L不锈钢等离子熔覆Ni基合金涂层的组织与性能
（2007 届毕业设计，材科03级 谢涛） 4) H13钢等离子熔覆Ni基合金＋35%WＣ涂层的组织与性能
（2008届毕业设计，材科04级 刘海青） 5) 等离子熔凝处理对球铁组织及性能的影响（2009届毕业设
2 等离子表面强化原理
等离子表面强化的基本原理是利用用氩气或氮气等气体放 电形成压缩电弧的高密度能量束（等离子束），其能量密 度达数百kW/cm2，弧柱中心温度可达10000℃，加热速 度非常快。当利用等离子束扫描材料表面时，其表面温度 在瞬间可迅速升至相变温度以上或至熔点，由于加热时间 短，加热层很浅，靠工件自身以很大冷却速度快速冷却， 形成细密的白口组织、隐晶马氏体、高硬度化合物等高硬 度组织，从而实现表面强化之目的。
等离子束表面处理过程属于非平衡快速凝固过程。
（1）相变硬化 （2）细晶强化 （3）弥散强化 （4）固溶强化
5 近几年来开展的工作
1) 等离子束扫描速度对硼铸铁微熔处理硬化层组织与性能的 影响（2005届毕业设计，材控01级 李征）
2) 等离子束表面熔覆Fe-Cr-Si-B涂层的组织和性能（2006 届
3 等离子表面强化方式 （3）等离子束熔覆强化
表面预涂敷 合金粉末或 同步送粉
等离子束流快速扫 描工件，合金元素 熔入等离子束扫描 形成的微熔池中， 反应形成新相
依靠工件自身快 冷和向空气散热 快速凝固
3 等离子表面强化方式
（3）等离子束熔覆强化
基体材料： 碳钢：Q235、20、45、16Mn 合金钢：40Cr、Cr12MoV、H13、304、316L、1Cr18Ni9Ti、
等离子束表面处理技术及应用
材料科学与工程教研室 2013-01-15
等离子束表面处理技术简介
断裂
磨损
腐蚀
机械零部件失效
为满足表面耐磨性能和耐腐蚀性能
表面改性处理
等离子束表面处理技术简介
传统表面改性技术
喷涂层 渗层 镀层
激光束、电子束、离子束等为代表的高能束 表面改性新技术，具有广阔的工业应用前景
等离子束流 快速扫描工件
表面形成 熔池
依过程中，发生了液态到固态 的转变，产生铸造缺陷的可能性增加。此外，熔凝硬化层因 凝固反应而突起，采用该种硬化方式处理的工件，一般需经 过珩磨后方可使用，增加了制造工序和成本。（适于铸铁和 高合金钢）
3 等离子表面强化方式
（3）等离子束熔覆强化
熔覆材料： 钴基合金粉末：熔覆层具有优良的高温性能，较好的热强 性、热蚀性、韧性以及冷热疲劳性能。
一般用于较重要的耐高温磨蚀零件的强化和修复。如 高温高压阀门板和阀座，各种发动机的排气阀密封面以及 用于热腐蚀条件下的飞机发动机部件 等。
4 等离子束表面强化机理
2Cr13 ； 铸铁：HT200、QT600、合金铸铁； 有色金属合金：Al合金、Ti 合金
3 等离子表面强化方式 （3）等离子束熔覆强化
熔覆材料： 铁基合金粉末、镍基合金粉末、钴基合金粉末 需要时加入：WC、TiC、SiC、Al2O3等陶瓷相提高硬度
3 等离子表面强化方式
（3）等离子束熔覆强化
等离子束表面处理技术简介
1 等离子束表面处理的优点 2 等离子束表面强化原理 3 等离子束表面强化方式 4 等离子束表面强化机理 5 近年来开展的工作
➢ 等离子弧
压缩电弧：与一般的电弧相比温度高、能量集中。 等离子发生器工作时，在阴极和阳极之间加一高频高压 电，使其间的气体介质Ar气电离形成电弧，此电弧柱在 经过细孔道的喷嘴时被强迫缩小，这种作用称为“机械 压缩”。同时通过的高压气体介质均匀地包围在电弧周 围，使弧柱受到强烈的冷却，迫使带电粒子流向弧柱中 心集中，弧柱被进一步压缩，这种作用称为“热压缩”。 此外带电粒子在弧柱中的运动可看成是在一束平行的 “导线”内移动，其自身的磁场所产生的电磁力，使这 些“导线”互相吸引靠近，弧柱又进一步被压缩,这种压 缩作用称为“磁压缩” 。在上述三种压缩作用下，弧柱 被缩小到很细的范围内，并且由柔性变为刚性，能量密 度高度集中，心部温度可达104℃，称为等离子束。