大氣等離子噴槍工作原理及結(jié)構(gòu)示意圖

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-03-22

大氣壓冷等離子體射流是近些年來一種新型的一種低溫等離子體發(fā)生技術(shù)，等離子噴槍是大氣壓非平衡等離子體技術(shù)的一種新型裝置，它可以在大氣壓下產(chǎn)生非平衡等離子體射流。大氣壓冷等離子體射流具有溫度低、可控性強、粒子活性高等優(yōu)點。

傳統(tǒng)方式下產(chǎn)生的大氣壓等離子體由于兩極位置是固定的，電極間距一般為從幾個毫米到幾個厘米。等離子體只產(chǎn)生于兩電極間，這樣小的間隙就限制了待處理的工件尺寸。大氣等離子體噴槍能夠?qū)⒌入x子體產(chǎn)生區(qū)和應(yīng)用區(qū)分離，對大尺寸工件的處理提供了可能性，因而等離子噴槍是目前產(chǎn)生大氣壓放電的研究熱點。

等離子處理原理

等離子體表面處理是利用等離子體富含的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)分子或原子、自由基等多和活性粒子與固體材料表面進(jìn)行各種物理化學(xué)反應(yīng)，從而有可能在材料表面產(chǎn)生新的分子結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生表面侵蝕、形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)層或生成表面自由基等，使材料表面的物理化學(xué)性能發(fā)生明顯的改變進(jìn)而達(dá)到表面處理或改性的目的.等離子體表面處理及改性技術(shù)具有在表面處理過程中不損傷材料基質(zhì)，只進(jìn)行表面改性,能實現(xiàn)一般條件下所不能發(fā)生的改性反應(yīng)，能顯著提高材料的潤濕性、粘接性、染色性等優(yōu)勢，因此在材料科學(xué)領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

大氣等離子噴槍工作原理

等離子噴槍由一圓管狀金屬電極包圍另一金屬電極于管中央，兩電極一端接電源供應(yīng)器、一端接地，利用尖端放電后，常壓等離子噴槍利用電場和氣流的相互作用使等離子體從孔或噴口噴出，在外界開放的區(qū)域使等離子體沿著氣流的方向向工作區(qū)域進(jìn)行定向流動，形成等離子體射流。大氣等離子噴槍實現(xiàn)了工作空間與放電空間的分離，在對不規(guī)則物體進(jìn)行表面處理時，減少了對放電模式以及放電方式穩(wěn)定性的影響，又能將大部分活性粒子和帶電粒子運輸?shù)焦ぷ鞅砻?。相較于以往的平行板放電，等離子體射流更具有實用性。

射流等離子噴槍通常包括三部分：氣源部分、電源部分和電極部分，等離子噴槍結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 等離子噴槍工作原理結(jié)構(gòu)示意圖

氣源部分其主要作用是將放電氣體以一定的壓強和流量輸送到電極部分。

電源系統(tǒng)作為等離子體生成過程中重要的能量提供裝置，關(guān)系到等離子體生成類型及等離子體中活性粒子的能量。目前，常見的應(yīng)用于等離子噴槍生成等離子體的電源是高頻高壓交流電源等。

電極部分是產(chǎn)生射流最重要的部分，由于產(chǎn)生等離子體射流的氣體放電為尖端放電，因此高壓電極的尖端溫度將會很高，為了降低高壓電極的損耗速度，同時考慮到鎢具有良好的耐高溫特性，因此等離子噴槍電極部分的高壓電極材料一般選用WP鎢。

現(xiàn)有等離子處理設(shè)備上的噴槍分為直噴等離子噴槍和旋轉(zhuǎn)等離子噴槍兩種，其中旋轉(zhuǎn)等離子噴槍適用于需處理范圍大的產(chǎn)品，直噴等離子噴槍適合處理小范圍的產(chǎn)品。兩種等離子噴槍的火焰寬度對比如下圖2所示：

圖2 兩種等離子噴槍火焰寬度對比

等離子噴槍常見搭配形式

大氣壓等離子體射流的離子和亞穩(wěn)態(tài)分子濃度高、放電電壓低、電子溫度較高、氣體溫度較低、活性粒子的濃度高、表面處理較為簡單、無污染、無廢棄物、操作簡單。大氣等離子噴槍能夠?qū)崿F(xiàn)等離子體的產(chǎn)生區(qū)域和應(yīng)用區(qū)域分離，可以搭配各種運動平臺和機械手使用，運用靈活，容易實現(xiàn)自動化，因此更加符合三維工件的表面改性和處理。