等離子束表面冶金技術(shù)是在熱噴涂、堆焊、激光熔覆等表面技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的表面涂層技術(shù)。其基本原理是，在直流等離子束流的高溫下，金屬零件表面快速地形成與束流直徑尺寸相近的熔池，將預(yù)先配置的合金粉末同步送入等離子束流或熔池中，粉末經(jīng)快速加熱，呈熔化或半熔化狀態(tài)與熔池金屬發(fā)生混合擴散反應(yīng)，隨著等離子束流的移動，合金熔池迅速凝固，形成與基體呈冶金結(jié)合的涂層。

與其它表面技術(shù)相比，等離子束表面冶金技術(shù)顯示出一些突出優(yōu)勢。熱噴涂是一種成熟的涂層技術(shù)，應(yīng)用廣泛，但由于涂層與基體的結(jié)合是機械或半機械結(jié)合，故難以勝任需要承受較大沖擊載荷的工程構(gòu)件；堆焊技術(shù)設(shè)備簡單，操作比較靈活，但是由于堆焊過程電弧的不穩(wěn)定性，容易造成堆焊層組織成分的不均勻，出現(xiàn)夾雜、過燒等缺陷，且生產(chǎn)效率低，合金元素浪費較大；激光熔覆可以獲得與基體呈冶金結(jié)合的涂層，涂層硬度高、耐磨性好，但能量利用率低，且激光設(shè)備投資大、維護費用和使用成本較高。等離子束表面冶金技術(shù)本質(zhì)上是一種快速非平衡冶金反應(yīng)過程，原則上可不受組成物的相溶性、熔點、密度等性質(zhì)的限制，可利用任意粉末的任意配比，獲得通常冶金方法所不能得到的合金層。另外，等離子束是一種定向性非常好且功率密度波動很小的高能量束，因此完全避免了堆焊層的各種弊端。等離子束表面冶金專用設(shè)備的造價僅為同功率激光熔覆設(shè)備的1/5~1/10，生產(chǎn)效率高，操作維護簡便。因此，等離子束表面冶金技術(shù)是一種極有發(fā)展前途的涂層技術(shù)。

等離子束表面冶金合金材料采用粉體材料，粒度在70~300微米；粒度太細(xì)，熔滴容易粘在噴嘴上；粒度過粗，則會造成送粉堵塞。常用的表面冶金材料有鐵基合金粉末、鎳基和鈷基合金粉末以及復(fù)合粉末。鐵基合金粉末是等離子束表面冶金技術(shù)中用量最大的粉末，主要適用于要求局部耐磨的零件，基材多用鑄鐵和低碳鋼，其最大優(yōu)點是成本低且抗磨性能好，但熔點高，合金自熔性差，抗氧化性差，流動性不好，冶金層內(nèi)氣孔夾渣較多，這些缺點限制了它的應(yīng)用。鈷基合金粉末自熔性好，耐蝕、耐磨、抗氧化性能也良好，但價格昂貴，比鐵基的貴30倍。鎳基合金粉末以其良好的潤濕性、耐蝕性、高溫自潤滑作用和適中的價格在等離子束表面冶金技術(shù)中用得較為廣泛。但是，在沖擊和磨粒磨損嚴(yán)重的情況下，鎳、鈷、鐵基自熔合金都已不能勝任，可在上述合金中加入一定量的WC等金屬陶瓷粉末，使之既具有較高的耐磨性和紅硬性，又有一定的韌性。如此發(fā)展起來的復(fù)合粉末是一種新型的表面強化工程材料，主要有硬質(zhì)耐磨復(fù)合粉末、減磨潤滑復(fù)合粉末、耐高溫和隔熱復(fù)合粉末、耐腐蝕抗氧化復(fù)合粉末等，這是今后發(fā)展的重點。(一員)