与传统的大气等离子喷涂技术和气相物理沉积相比，低压等离子喷涂作为一种热喷涂技术，可以制备出更纯，更致密，更高的结合强度涂层。主要介绍了低压等离子喷涂的原理，分类和特点，回顾了低压等离子喷涂的产生和发展，并与等离子喷涂，超低压等离子喷涂和等离子喷涂沉积进行了比较，并分析了其在涂料中的独特性。准备优势。进一步介绍了国内外低压等离子喷涂技术在热障涂层，燃料电池，太阳能，半导体等领域的研究与应用，并期待其发展。指出，未来低压等离子喷涂技术的主要发展方向在于对等离子喷涂火焰流和材料基体机理的深入研究，以及与其他尖端技术的复合。
作为材料科学领域的关键技术之一，热喷涂技术是先进制造技术的重要组成部分。技术原理是使用气体燃烧或放电将原料颗粒加热至熔融或半熔融状态，然后通过火焰喷射或压缩空气将其喷涂到基材上。颗粒最终变平并固化为堆叠的碎片，并形成涂层。热喷涂涂层的优点是耐磨，减少摩擦，隔热，绝缘，耐高温，抗氧化，抗微波辐射等功能特性，以及修复因磨损和腐蚀而导致的零件尺寸减小的优点。 。节约材料和能源的目的已广泛应用于航空航天，汽车和造船，石油化工等领域。
等离子喷涂技术是1970年代开发的一种热喷涂技术。与传统的高压氧气燃料喷涂和电弧喷涂技术相比，等离子喷涂技术显示出更高的效率。等离子喷涂可提供与基材的出色附着力和紧凑的结构，可变的厚度和低的热应变，特别适用于形成无定形涂层。随着使用环境对涂层性能要求的提高和喷涂技术的创新，等离子喷涂技术得到了新的发展，例如超声波等离子喷涂和低压等离子喷涂。本文主要概述了低压等离子喷涂技术的特点和研究现状。
1低压等离子喷涂的原理和特点
1.1原理
等离子喷涂技术利用直流电驱动的等离子弧作为热源，将陶瓷，合金，金属和其他材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速将其喷涂到预处理基材的表面，从而形成附着牢固涂层的方法。其原理如图1所示。在喷枪电极（阴极）和喷嘴（阳极）之间施加高压，并由高频振荡器激发，以将气体（氩气，氮气，氢气等）电离为形成弧线。当通过具有特殊孔形状的喷嘴时，电弧被机械压缩，并且电弧的横截面积减小。同时，它被来自外部的连续冷空气流和具有良好导热性的冷喷嘴孔壁所冷却。电弧塔周围的气体被强烈冷却。温度降低，导电横截面收缩，从而产生热收缩效果，电弧被进一步压缩，导致电弧电流仅流过电弧柱的中心。电弧电流密度急剧增加，形成高度压缩的高速等离子流。喷粉通过送粉气体（两种方式：从喷枪送粉和从喷枪送粉）被加载到等离子火焰流中，从而使粉末快速熔化或半融化，然后喷涂在火焰的表面上。工件在高速下形成致密的鳞片状涂层。
1.2分类与特点
将等离子喷涂设备置于低压保护气体中进行操作，可以获得具有高结合强度，更致密的结构和更少的组件污染的涂层。根据保护气体压力的大小，大致可分为低压等离子喷涂，超低压等离子喷涂和喷射等离子喷涂技术。
低压等离子喷涂技术由Steson和Hauk在1960年代提出。 1973年，美国EPI公司开发了第一台低压等离子喷涂设备。在1980年代，公司成功开发了等离子喷涂技术，真空技术和自动控制技术。低压等离子喷涂技术具有现代意义，并实现了其商业化生产和销售。等离子流中有固液两相，并获得了涂层的分层结构，如图2所示。低压等离子喷涂颗粒处于熔融状态或半熔融状态，但使用低高压等离子喷涂（LPPS）通过控制沉积气氛以将喷涂粒子的速度保持在较高水平，可以显着防止粉末氧化，从而使LPPS涂层和基材之间具有高粘结强度，从而改善了涂层性能。
超低压等离子喷涂是在低压等离子喷涂基础上发展起来的一种新型喷涂技术，由Sulzer Metco AG和法国蒙贝利亚-贝尔福特技术大学LERMPS实验室首先提出。超低压等离子喷涂（VLPPS）是在惰性气氛保护下，在100～1000 Pa的异常低压下运行的，可用于制造陶瓷和金属涂层。与大气压等离子体喷涂（APS）甚至低压等离子体喷涂（LPPS）相比，等离子体流的结构和沉积机理有所不同，超低压等离子喷涂涂层是由蒸气凝结而成，而不是由冲击后的扁平颗粒堆积，熔融颗粒的扩散和固化所致。与低压等离子喷涂相比，该技术工艺参数调节范围大，可实现固相、液相、气相的沉积，沉积速率低于0.5μm，能获得理想层状、柱状或层柱复合结构涂层，如图3所示。
等离子喷射沉积是M.Gorski于1996年提出的一种新型等离子喷涂技术，结合了大气等离子体喷涂（APS）和电子束物理气相沉积（EB-PVD）的优势，可以以半熔融状态、熔融状态和气相的混合状态进行沉积。使用气相沉积时，可以获得具有高孔隙率和低导热率柱状结构的喷涂热障涂层。与超低压等离子喷涂技术采用大功率喷枪，实现喷涂材料的气化相比，等离子喷射沉积喷枪的功率小于5 kW，电弧电流为低压100 A，动态工作压力为低压1000 Pa时，通过调节喷枪与真空腔内保护气体压差，实现超音速射流沉积；沉积速率远高于传统的PVD和CVD沉积，且冷却速度快，易获得良好纳米结构的柱状涂层
