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喷嘴是等离子喷枪中最关键的部件，等离子弧的性质很大程度上取决于喷嘴的几何尺寸。喷嘴的几何尺寸和冷却方式的合理性，对喷枪工作的稳定性喷涂工艺规范的选择和喷枪的使用寿命有很大影响。
温度很高的弧柱通过喷嘴内壁喷出，因此喷嘴内壁将要接受大量的热量。为了不使喷嘴过热及熔化，需要用高导热率的紫铜制造，并要用水流直接强迫冷却。
各种喷枪都配有多种规格的喷嘴，这些喷嘴主要是喷嘴孔径、压缩角、压缩比以及进气方式不同，以适应不同气体、不同喷涂材料的要求。喷嘴的主要尺寸示意图。
设计喷嘴时应特别考虑以下几点。
(1)压缩孔道长度L：压缩孔道是压缩电弧和气体电离的区域，它的长度L是影响电弧轴向压缩的主要参数。为使等离子焰流充分压缩，可以适当增加L。
实际上，压缩作用与孔径直径d也有密切关系，常以压缩比(L/d)来表征喷嘴的压缩作用。压缩比越大，电弧的压缩性越强。一般等离子喷枪喷嘴的压缩比大于2。L值大多为20mm~ 30mm。
(2)压缩孔道直径d：它对等离子弧的机械压缩作用影响很大。在气体成分、流量和弧功率一定时，d越小，压缩作用越强，可得到高温、高速的刚性等离子焰流。但一般来说，电效率却会随着d的减小而降低。d过小，还会使等离子弧的最大工作电流降低，限制了喷枪的使用功率，且粉末不易充分熔化。d增大时，弧柱高温区外伸，且粉粒在弧中的滞留时间延长，故能增加粉末熔化比例。但过大则会影响到粒子飞行速度，粒子动能的降低，导致涂层致密度下降。一般常用喷枪的d值为5.5mm~7.0mm。
(3)压缩角a：它的大小直接影响等离子弧的压缩程度和刚柔性。a过大，会降低对等离子弧的压缩性能。反之，a过小，将增加喷嘴的轴向尺寸。过去a角一般为60°左右，近年来改进并减小了a角：如PQ -77A型喷枪中喷嘴压缩角为30°~40°，美国Metco公司生产的7MB型喷枪的喷嘴压缩角约为26°左右。
(4)水冷压缩孔道长度l：在喷嘴设计中它是一个未标定的的尺寸。然而，它的长度一定得大于阳极斑点的移动范围。在阳极斑点所及处，一般地喷嘴所承受的热负荷为电弧功率的10% ~ 20% ，特别是在阳极斑点处，热负荷值高达100kKa/cm^3以上。为得到更佳冷却效果，通常在喷嘴的直接冷却段加工若干槽，以增加散热面积。壁不易过厚，取2cm ~ 3cm即可。阳极斑点范围以外的焰流部分是低温区，可不必直接水冷。
(5)送粉距h：它是送粉口至喷嘴端面的距离。它的取值应根据喷涂粉末材料的性质，如熔点、导热系数、颗粒度等来进行选择。因等离子在轴向上的温度梯度较陡，故送粉口的位置在轴向稍有移动，就会影响到粉末的加热熔化效果。据测量，送粉口在轴向位置移动10mm，温度相差大约有4000K ~ 5000K。h值过小，往往出现熔化不好的现象，尤其对于难熔陶瓷粉末将更为明显，沉积效率下降，涂层中夹杂生粉增多。相反，若h过大，粉末的加热和熔化充分，但常会发生粉末在飞离喷嘴之前过早熔化，而在喷口处聚集形成较大的熔滴的情况，对于低熔点粉末更易造成。这不仅使涂层外貌粗糙、不均匀，而且还会堵塞喷嘴，中断喷涂，影响喷枪的使用性能，危及喷嘴的寿命。总之应对不同粉末，选择相应的h值。高熔点粉末选高h值，低熔点材料取低h值，甚至采用枪外送粉。无论如何，送粉口不允许置于阳极斑点能及处，否则将使焰流紊乱，电弧不稳定。常用喷嘴的h值大致在10mm以下。
(6)压缩孔道与送粉孔间夹角β：它是影响粉末加热效果的一个因素。它的取值以能便于将粉末送至焰心为准。一般在 45° ~90°范围内。
