大气等离子喷枪工作原理及结构示意图

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-03-22

大气压冷等离子体射流是近些年来一种新型的一种低温等离子体发生技术，等离子喷枪是大气压非平衡等离子体技术的一种新型装置，它可以在大气压下产生非平衡等离子体射流。大气压冷等离子体射流具有温度低、可控性强、粒子活性高等优点。

传统方式下产生的大气压等离子体由于两极位置是固定的，电极间距一般为从几个毫米到几个厘米。等离子体只产生于两电极间，这样小的间隙就限制了待处理的工件尺寸。大气等离子体喷枪能够将等离子体产生区和应用区分离，对大尺寸工件的处理提供了可能性，因而等离子喷枪是目前产生大气压放电的研究热点。

等离子处理原理

等离子体表面处理是利用等离子体富含的高能电子、离子、激发态分子或原子、自由基等多和活性粒子与固体材料表面进行各种物理化学反应，从而有可能在材料表面产生新的分子结构、产生表面侵蚀、形成交联结构层或生成表面自由基等，使材料表面的物理化学性能发生明显的改变进而达到表面处理或改性的目的.等离子体表面处理及改性技术具有在表面处理过程中不损伤材料基质，只进行表面改性,能实现一般条件下所不能发生的改性反应，能显著提高材料的润湿性、粘接性、染色性等优势，因此在材料科学领域中得到了越来越广泛的应用。

大气等离子喷枪工作原理

等离子喷枪由一圆管状金属电极包围另一金属电极于管中央，两电极一端接电源供应器、一端接地，利用尖端放电后，常压等离子喷枪利用电场和气流的相互作用使等离子体从孔或喷口喷出，在外界开放的区域使等离子体沿着气流的方向向工作区域进行定向流动，形成等离子体射流。大气等离子喷枪实现了工作空间与放电空间的分离，在对不规则物体进行表面处理时，减少了对放电模式以及放电方式稳定性的影响，又能将大部分活性粒子和带电粒子运输到工作表面。相较于以往的平行板放电，等离子体射流更具有实用性。

射流等离子喷枪通常包括三部分：气源部分、电源部分和电极部分，等离子喷枪结构示意图如图1所示。

图1 等离子喷枪工作原理结构示意图

气源部分其主要作用是将放电气体以一定的压强和流量输送到电极部分。

电源系统作为等离子体生成过程中重要的能量提供装置，关系到等离子体生成类型及等离子体中活性粒子的能量。目前，常见的应用于等离子喷枪生成等离子体的电源是高频高压交流电源等。

电极部分是产生射流最重要的部分，由于产生等离子体射流的气体放电为尖端放电，因此高压电极的尖端温度将会很高，为了降低高压电极的损耗速度，同时考虑到钨具有良好的耐高温特性，因此等离子喷枪电极部分的高压电极材料一般选用WP钨。

现有等离子处理设备上的喷枪分为直喷等离子喷枪和旋转等离子喷枪两种，其中旋转等离子喷枪适用于需处理范围大的产品，直喷等离子喷枪适合处理小范围的产品。两种等离子喷枪的火焰宽度对比如下图2所示：

图2 两种等离子喷枪火焰宽度对比

等离子喷枪常见搭配形式

大气压等离子体射流的离子和亚稳态分子浓度高、放电电压低、电子温度较高、气体温度较低、活性粒子的浓度高、表面处理较为简单、无污染、无废弃物、操作简单。大气等离子喷枪能够实现等离子体的产生区域和应用区域分离，可以搭配各种运动平台和机械手使用，运用灵活，容易实现自动化，因此更加符合三维工件的表面改性和处理。