电场辅助真空冷喷涂技术是基于真空冷喷涂技术和电场辅助冷喷涂技术而提出的一项新的表面工程技术,旨在解决因基板前弓形激波的影响造成在传统冷喷涂环境下纳米颗粒难以实现有效沉积的技术难题。本文以空气为载气、以Cu颗粒为喷涂颗粒,以临界速度500 m/s为依据,用数值分析方法对影响电场辅助真空冷喷涂纳米颗粒撞击速度的因素进行了研究与探索。主要研究内容如下:首先研究电场辅助冷喷涂下进气压力、颗粒粒径及电场对颗粒撞击速度的影响。研究结果表明,进气压力过大或过小对于颗粒运动均不利,针对特定的喷涂系统需选用最佳进气压力;电场辅助冷喷涂下喷涂颗粒最佳粒径范围为dp≤0.15μm;电场力对喷管内部颗粒运动无影响,在射流区域内对带电颗粒起到加速作用。然后研究真空冷喷涂时真空度(环境压力)、喷涂距离及粒径对颗粒撞击速度的影响。研究结果表明,环境压力对颗粒撞击速度的影响与进气压力相反;喷涂距离过小会引起强烈的板前弓形激波;真空冷喷涂下喷涂颗粒最佳粒径范围为0.8μm≤dp≤1μm。最后研究电场辅助真空冷喷涂时颗粒电荷量、基板电压、喷涂距离对颗粒撞击速度的影响,并进一步探讨了常温常压下以空气为载气是否可以实现纳米颗粒有效沉积。结果表明:通过提高颗粒电荷量或基板电压可实现微米级以下颗粒(dp≤1μm)有效沉积;喷涂距离对电场辅助真空冷喷涂的影响规律与真空冷喷涂相同;常温常压下可通过降低真空度、提高颗粒电荷量或基板电压实现纳米颗粒有效沉积。以上研究成果表明,本文提出的电场辅助真空冷喷涂技术在常温常压下采用空气作为载气就可对纳米级和亚微米级颗粒实现有效喷涂。该技术扩大了喷涂粒径范围,降低了喷涂成本,值得推广应用。