NATRYSKIWANIE 

PLAZMOWE

Tietz Rafael

Natryskiwanie plazmowe 

jest to metoda natryskiwania 

powierzchni metali innymi metalami, stopami lub materiałami 

niemetalicznymi (np. ceramicznymi) za pomocą palników plazmowych. 

• Plazmę stanowi strumień gazu (np. argonu) o 

wysokiej temperaturze i dużym stopniu 
zjonizowania. Plazma powstaje w palniku w 
którym wytwarza się „skondensowany” łuk 
elektryczny. Łuk ten powstaje między elektrodą 
wolframową umieszczoną centralnie i miedzianą 
dyszą chłodzoną wodą, która stanowi anodę.
Przez palnik jest przedmuchiwany gaz 
przechodzący w stan plazmy o temperaturze 
dochodzącej do 10000 °C.

Natryskiwanie plazmowe (atmosferic plasma spray 

APS)

• W natryskiwaniu plazmowym nanoszony materiał w postaci 

proszku zwykle wtryskiwany jest do palnika przez który 
przepuszczany jest gaz plazmotwórczy - zwykle argon (czasem z 
dodatkiem wodoru, azotu lub helu). W centrum palnika znajduje 
się katoda z wolframu torowanego wokół której koncentrycznie 
umocowana jest miedziana anoda. Dzięki różnicy napięć 
pomiędzy katodą i anodą, a także dzięki obecności argonu 
dochodzi do wyładowania łukowego wewnątrz palnika. 
Gwałtownie rozgrzany przepływającym w łuku prądem argon 
zmienia stan skupienia na plazmowy i wydostaje się przez otwór 
w czole palnika wraz z rozgrzanym proszkiem. Z uwagi na dużą 
temperaturę gazów palnik chłodzony jest wodą. Palnik zwykle 
zasilany jest prądem DC (stałym). W odpowiednio 
przeprowadzonym procesie APS podłoże praktycznie nie jest 
rozgrzewane. 

Schemat palnika do natryskiwania 

plazmowego

1

, anoda; 2, kanał wewnętrznego injektora proszków; 3, natryskiwany proszek w stożku 

gorącego gazu; 4, natryśnięta warstwa; 5, podłoże; 6, łuk wyładowania elektrycznego; 7, 
kanały z wodną chłodzącą palnik; 8, katoda; 9, zasilanie, woda; 10, woda; 11, gaz roboczy 
(argon), zasilanie; 12, wtryskiwany proszek w gazie nośnym. 

WADY I ZALETY

        

Zalety: 

   

-  Temperatura w palniku plazmowym może osiągać 14000K. Z tego powodu 
technika umożliwia nanoszenie warstw materiałów trudnotopliwych np. stopów 
trudnotopliwych, wolframu lub cyrkonu. 

        - APS jest metodą uniwersalną. Pozwala na wykorzystywanie materiału w 

formie proszków a także prętów (rzadko stosowane). Z uwagi na możliwość 
zamontowania elementu podającego materiał natryskiwany poza palnikiem 
możliwe jest natryskiwanie również substancji o niskiej temperaturze topnienia. 

- Powłoki natryskiwane plazmowo są czystsze i gęstsze niż w natryskiwaniu 
łukowym czy płomieniowym. 
- Natryskiwanie plazmowe jest najczęściej wykonywane w normalnych 
warunkach atmosferycznych. Niekiedy wykonuje się je w atmosferze gazu 
obojętnego (argonu) lub w próżni. Można też przeprowadzać natryskiwanie 
plazmowe w atmosferze gazu obojętnego pod niskim ciśnieniem. 

Wady:

-  Negatywne strony natryskiwania plazmowego, w stosunku do natryskiwania 
łukowego i płomieniowego 
to wyższa cena i złożoność procesu. 

CEL I ZAKRES PRACY

• Coraz wyższe wymagania co do własności powłok natryskiwanych 

plazmowo, pociągają za sobą poszukiwanie nowych materiałów jak np. 
azotki, albo węgliki. Powłoki z nich uzyskane posiadają atrakcyjne własności 
użytkowe: wysoką odporność na zużycie, mogą być stosowane jako bariery 
cieplne, mogą też być eksploatowane w środowiskach agresywnych. 
Jednakże materiały te narzucają szereg wymagań co do procesu 
technologicznego natryskiwania plazmowego, charakteryzują się one 
wysokimi temperaturami topnienia i wysokimi wartościami ciepeł topnienia 
oraz wrażliwością na kontakt z tlenem. Dlatego trzeba dysponować 
skutecznym plazmotronem zapewniającym dobre przetopienie ziaren i 
ograniczać zawartość tlenu w strudze plazmy. Dla ograniczenia zawartości 
tlenu można natryskiwać powłoki w próżni albo w atmosferach ochronnych, 
ale są to technologie drogie. Dla obniżenia kosztów opracowano technologię 
natryskiwania powłok w warunkach otoczenia, z warstwą ochronną gazu. 
Tak więc dla uzyskania powłok z wyżej przedstawionych materiałów należało 
zarówno opracować konstrukcję plazmotronu jak i opracować technologię 
natryskiwania z warstwą ochronną gazu.

PODSUMOWANIE

• Metoda natryskiwania powłok z materiałów wrażliwych na 

obecność tlenu przy ciśnieniu atmosferycznym z ochronną strugą 
gazu ma szereg zalet technologicznych, a w konsekwencji i 
ekonomicznych. Eliminuje szereg czasochłonnych operacji 
związanych z koniecznością hermetyzacji procesu. Zapewnia 
dobry dostęp do przedmiotu natryskiwanego, jego dobre 
chłodzenie i kontrolę powstającej powłoki. Jednocześnie należy 
podkreślić, że otrzymano powłoki o wysokiej jakości. Zwarta 
budowa powłok o dobrej adhezji do podłoża. Porowatość w 
granicach 5-11%, a więc na poziomie powłok otrzymywanych przy 
obniżonym ciśnieniu. Dla pełnej weryfikacji metody wykonano 
szereg powłok aplikacyjnych, które wdrożono do eksploatacji i 
które się w pełni sprawdziły. Na uszczelniaczach pomp wirowych 
na elektrorolkach i nożycach do kęsisk dla przemysłu hutniczego) 
oraz na elementach roboczych łopatek turbin, silników i narzędzi.