Penyemburan plasmaialah proses salutan canggih yang menggunakan plasma arka sebagai sumber haba untuk mencairkan dan memendapkan bahan ke atas substrat. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam pelbagai industri untuk meningkatkan sifat permukaan bahan, seperti meningkatkan rintangan kakisan, rintangan haba, rintangan haus, dan penebat elektrik. Berikut ialah pandangan terperinci tentang cara penyemburan plasma dilakukan.
Penyemburan plasma beroperasi berdasarkan prinsip penjanaan plasma arka. Arka dicipta di antara dua elektrod, biasanya diperbuat daripada bahan yang tidak boleh digunakan, yang berfungsi sebagai sumber haba. Aliran gas, seperti argon, nitrogen, atau hidrogen, dialirkan melalui arka. Gas ini terion dan dipanaskan kepada suhu yang sangat tinggi, antara 10,000 hingga 20,000 °C, membentuk jet plasma. Pancutan plasma keluar melalui muncung dan diarahkan ke substrat di mana salutan akan digunakan.
Bekalan kuasa voltan tinggi digunakan untuk mencipta arka antara elektrod.
Arka dikekalkan oleh aliran arus yang stabil, biasanya dalam julat puluhan hingga ratusan ampere.
Gas lengai atau reaktif dimasukkan ke dalam obor plasma.
Gas dipanaskan dan diionkan oleh arka, membentuk jet plasma suhu tinggi.
Obor plasma adalah komponen utama sistem penyemburan plasma.
Ia menempatkan elektrod dan muncung yang melaluinya jet plasma keluar.
Bahan bahan suapan, yang boleh dalam bentuk serbuk, dawai, atau rod, dimasukkan ke dalam jet plasma.
Bahan dipanaskan dan dicairkan oleh plasma, dan titisan cair dipercepatkan ke arah substrat.
Substrat dibersihkan dan disediakan untuk memastikan lekatan salutan yang baik.
Ia mungkin dipanaskan terlebih dahulu untuk mengurangkan kejutan haba semasa proses salutan.
Langkah-langkah dalam Proses Penyemburan Plasma
Substrat dipanaskan pada suhu yang hampir dengan takat lebur bahan bahan suapan.
Ini membantu dalam mengurangkan tekanan haba dan meningkatkan ikatan antara salutan dan substrat.
Bahan bahan suapan dimasukkan ke dalam jet plasma sama ada dengan penyuap serbuk atau dengan mencairkan wayar atau rod.
Bahan ini dipanaskan dan dicairkan serta-merta oleh plasma suhu tinggi.
Titisan cair dipercepatkan ke arah substrat oleh jet plasma.
Apabila titisan terkena substrat, ia merebak dan merata, membentuk lapisan salutan.
Proses ini diulang, dengan beberapa lapisan didepositkan untuk mencapai ketebalan salutan yang dikehendaki.
Setelah ketebalan salutan yang dikehendaki dicapai, obor plasma dimatikan.
Substrat bersalut dibiarkan sejuk perlahan-lahan untuk mengelakkan keretakan dan tegasan dalaman.
Jenis Gas dan Kadar Aliran: Jenis dan kadar aliran gas mempengaruhi suhu plasma dan halaju jet.
Bekalan Kuasa dan Arus Arka: Arus arka mengawal suhu plasma dan kadar lebur bahan.
Sifat Bahan Bahan Suapan: Komposisi kimia, saiz zarah dan takat lebur bahan bahan suapan mempengaruhi sifat salutan.
Jarak Semburan dan Reka Bentuk Muncung: Jarak antara muncung dan substrat dan reka bentuk muncung mempengaruhi keseragaman salutan dan kadar pemendapan.
Penyemburan plasma digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk:
Hakisan dan Rintangan Haus: Salutan seperti oksida seramik dan logam digunakan untuk melindungi permukaan daripada kakisan dan haus.
Salutan Penghalang Terma: Salutan seperti zirkonia digunakan dalam industri aeroangkasa dan automotif untuk menyediakan penebat haba.
Penebat Elektrik: Salutan seperti alumina digunakan pada komponen elektrik untuk meningkatkan sifat penebatnya.
Salutan Bioperubatan: Salutan seperti hidroksiapatit digunakan dalam implan untuk meningkatkan biokompatibilitinya.
Penyemburan plasmaialah proses salutan serba boleh dan berkuasa yang menggunakan plasma suhu tinggi untuk mencairkan dan mendepositkan bahan pada substrat. Dengan mengawal parameter proses dengan teliti, seperti jenis gas, arus arka, bahan bahan suapan, dan jarak semburan, pelbagai salutan dengan sifat yang berbeza boleh dihasilkan. Teknologi ini penting dalam banyak industri untuk meningkatkan prestasi dan ketahanan komponen dan produk.
