在大氣中，等離子火焰一離開噴嘴，就會從周圍吸入大量空氣。當(dāng)噴霧距離為100mm時(shí)，進(jìn)氣量可占等離子體的90%以上。在大氣等離子噴涂過程中，金屬粉末被嚴(yán)重氧化。此外，一些有毒物質(zhì)（如鈹、氧化鈹）也不能噴到大氣中。為了解決上述問題，提出了低壓等離子噴涂。真空等離子噴涂又稱低壓等離子噴涂，是在低于大氣壓的低真空的密閉空間中進(jìn)行的等離子噴涂（受控環(huán)境中的噴涂技術(shù)）。
可控環(huán)境噴涂技術(shù)使我們對等離子噴涂的理解又向前邁進(jìn)了一步。在噴房內(nèi)操作噴槍，使環(huán)境完全受控。以這種方式生產(chǎn)的涂層的特性在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境中是不可能產(chǎn)生的。環(huán)境可以在接近真空（低至 50 毫巴）和增加壓力（高達(dá) 4 巴）的范圍內(nèi)改變。選擇在噴房內(nèi)進(jìn)行噴涂可以防止涂料和/或基材的污染，或者因?yàn)閲娡坎牧闲枰c添加的某種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。
可控氣氛等離子噴涂的原理是將等離子噴槍置于密封艙內(nèi)，由機(jī)械手操作。將機(jī)艙抽至真空狀態(tài)是真空等離子噴涂（VPS），當(dāng)機(jī)艙處于低壓狀態(tài)時(shí)，就變成低壓真空等離子噴涂（LPPS）。機(jī)艙的氣氛可以是惰性氣氛或其他保護(hù)氣氛。由于環(huán)境低壓或氣氛可控，等離子火焰流變長，顆粒受熱更充分，氧化減少，涂層質(zhì)量顯著提高，可用于制備沉積金剛石薄膜和超導(dǎo)體氧化物涂層。
這種工藝生產(chǎn)的涂層具有許多優(yōu)點(diǎn)。涂層致密性好，附著力強(qiáng)，不會被污染，金屬涂層中無氧化物。在充滿非反應(yīng)性氣氛的噴涂室中噴涂的陶瓷和其他非金屬涂層具有高純度。而且，鎢等高熔點(diǎn)金屬涂層的應(yīng)用也非常成功。由于噴槍和工件之間的距離不像在大氣噴涂條件下那么重要，因此部件控制變得簡單。由于等離子體羽流輪廓均勻，“焦斑直徑”可以很大，因此可以大大縮短噴涂過程時(shí)間。此外，涂層顆粒沒有大氣冷卻意味著涂層固化過程相對緩慢。常壓等離子涂層幾乎沒有夾層“薄片”，涂層的晶體結(jié)構(gòu)與鑄造材料的晶體結(jié)構(gòu)接近。
在低真空環(huán)境下，由于非轉(zhuǎn)移等離子弧射流變粗拉長，已經(jīng)與工件表面接觸形成導(dǎo)電通道，因此轉(zhuǎn)移弧可以疊加在其上。轉(zhuǎn)移弧用于濺射工件表面，去除表面氧化層和污染，并可將工件加熱到更高的溫度，使涂層在光滑表面結(jié)合，在界面擴(kuò)散，從而提高粘合強(qiáng)度。涂層的厚度也可以是無限的。在密閉房間內(nèi)進(jìn)行噴涂時(shí)，噪音和粉塵對環(huán)境的污染問題也相應(yīng)得到解決。
與常壓等離子噴涂相比，低真空環(huán)境噴涂具有以下顯著特點(diǎn)：
1、等離子射流的速度和溫度明顯高于常壓等離子噴涂。壓力越低，射流速度和溫度越高。
2、粉末在等離子射流高溫區(qū)的停留時(shí)間增加，加熱更均勻，飛行速度更快。
3、可大幅度提高基板表面的預(yù)熱溫度；也可以用反向轉(zhuǎn)移弧對基材進(jìn)行濺射和清洗，去除氧化物和污垢，從而改善涂層與基材的結(jié)合狀況。
4、粉末和基材表面完全避免氧化，可以制備各種活性金屬材料涂層。
5、由于上述原因，涂層的結(jié)合強(qiáng)度大大提高，孔隙率大大降低，涂層殘余應(yīng)力降低，涂層質(zhì)量顯著提高。
6、真空等離子噴涂設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，推廣應(yīng)用難度很大。
