等离子束表面冶金技术是在热喷涂、堆焊、激光熔覆等表面技术基础上发展起来的一种新的表面涂层技术。其基本原理是，在直流等离子束流的高温下，金属零件表面快速地形成与束流直径尺寸相近的熔池，将预先配置的合金粉末同步送入等离子束流或熔池中，粉末经快速加热，呈熔化或半熔化状态与熔池金属发生混合扩散反应，随着等离子束流的移动，合金熔池迅速凝固，形成与基体呈冶金结合的涂层。
与其它表面技术相比，等离子束表面冶金技术显示出一些突出优势。热喷涂是一种成熟的涂层技术，应用广泛，但由于涂层与基体的结合是机械或半机械结合，故难以胜任需要承受较大冲击载荷的工程构件;堆焊技术设备简单，操作比较灵活，但是由于堆焊过程电弧的不稳定性，容易造成堆焊层组织成分的不均匀，出现夹杂、过烧等缺陷，且生产效率低，合金元素浪费较大;激光熔覆可以获得与基体呈冶金结合的涂层，涂层硬度高、耐磨性好，但能量利用率低，且激光设备投资大、维护费用和使用成本较高。等离子束表面冶金技术本质上是一种快速非平衡冶金反应过程，原则上可不受组成物的相溶性、熔点、密度等性质的限制，可利用任意粉末的任意配比，获得通常冶金方法所不能得到的合金层。另外，等离子束是一种定向性非常好且功率密度波动很小的高能量束，因此完全避免了堆焊层的各种弊端。等离子束表面冶金专用设备的造价仅为同功率激光熔覆设备的1/5~1/10，生产效率高，操作维护简便。因此，等离子束表面冶金技术是一种极有发展前途的涂层技术。
等离子束表面冶金合金材料采用粉体材料，粒度在70~300微米;粒度太细，熔滴容易粘在喷嘴上;粒度过粗，则会造成送粉堵塞。常用的表面冶金材料有铁基合金粉末、镍基和钴基合金粉末以及复合粉末。铁基合金粉末是等离子束表面冶金技术中用量最大的粉末，主要适用于要求局部耐磨的零件，基材多用铸铁和低碳钢，其最大优点是成本低且抗磨性能好，但熔点高，合金自熔性差，抗氧化性差，流动性不好，冶金层内气孔夹渣较多，这些缺点限制了它的应用。钴基合金粉末自熔性好，耐蚀、耐磨、抗氧化性能也良好，但价格昂贵，比铁基的贵30倍。镍基合金粉末以其良好的润湿性、耐蚀性、高温自润滑作用和适中的价格在等离子束表面冶金技术中用得较为广泛。但是，在冲击和磨粒磨损严重的情况下，镍、钴、铁基自熔合金都已不能胜任，可在上述合金中加入一定量的WC等金属陶瓷粉末，使之既具有较高的耐磨性和红硬性，又有一定的韧性。如此发展起来的复合粉末是一种新型的表面强化工程材料，主要有硬质耐磨复合粉末、减磨润滑复合粉末、耐高温和隔热复合粉末、耐腐蚀抗氧化复合粉末等，这是今后发展的重点。
