超音速火焰熔滴噴塗方法
2023-09-13 03:35:55 1
專利名稱：超音速火焰熔滴噴塗方法
技術領域：
本發明涉及一種在零件表面噴塗各種材料塗層的超音速或高速火焰(HVOF)噴塗方法。
目前，任何一種傳統的熱噴塗方法，例如高速火焰噴塗方法，都是將預先製成的各種塗層材料的粉末或絲材送入噴槍槍管內或噴槍出口外，並將其熔化或熔融後噴塗到基體材料上，形成具有各種所需性質的塗層，然而這要求通過複雜的制粉或制絲工藝，從而使粉末、絲材本身就具有很高的成本，特別是超細粉末，這樣一來，作為HVOF噴塗工藝生產成本的主要組成部分，粉末或絲材的高成本使得噴塗工藝的成本居高不下，以致難以推廣應用。近年來出現了一種燃燒電弧噴塗(ComARC)工藝，它用電弧加熱絲材形成液態金屬，再由超音速丙烷氣燃燒焰流霧化，從而在HVOF工藝提高了沉積效率並降低了成本。但是這種工藝仍需預先將塗層材料製成絲材，所以生產成本仍然很高。
本發明的目的是，省略複雜的制粉或制絲工藝，通過直接熔化塊狀塗層材料散料的方法，大幅度降低熱噴塗工藝的生產成本，擴大超音速火焰噴塗設備的使用範圍，從而在很大程度上取代昂貴的超音速等離子噴塗設備。
本發明的技術方案是取代處於室溫下的送粉、絲器，代之以加熱塊狀塗層材料散料的坩堝，待噴塗的塗層材料散料，無需粉末或絲材，在其中加熱到熔化，然後勻速送入噴槍槍管內或槍口外，再由高速高溫氣流將該塗層材料的液滴粉碎、霧化，加速並高速噴塗到離槍口一定距離處的基體材料上。
本發明的優點是，省略了複雜的高成本的制粉或制絲工藝，從而大大降低HVOF工藝的生產成本，技術方案簡單、有效。使用時只需將所需噴塗的材料，不限於粉末或絲材的塗層材料放入坩堝中加熱至熔化即可。這樣，既繼承了超音速火焰噴塗工藝塗層結合強度高的優點，又克服了其燃燒火焰溫度不足的缺點，可以噴塗各種塗層材料，無論塊狀散料，粉末或絲材，也無論是金屬材料，還是高熔點的陶瓷材料，從而大大擴大了其應用範圍，可以在很大程度上取代超音速等離子噴塗設備，具有巨大的經濟效益。
下面將結合具體實施例及附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為槍內送料的噴槍主體示意圖。
圖2為槍外送料示意圖。
參照圖1，燃料和高壓氧氣分別從孔2和孔4進入燃燒室5，在其中混合，並由火花塞3點火燃燒，燃氣穿過拉瓦爾噴管的喉部6、槍管7，從槍管的出口截面9噴出，形成若干個激波環10。待噴塗的塗層材料散料22在坩堝21中加熱至熔化，溫度由溫度控制器23控制。熔化了的塗層材料的液滴由坩堝出料口24被定量送至槍管上的送料口12，該塗層材料的液滴25進入焰流中，被高溫高速燃氣粉碎，霧化並被加速從槍管口9高速噴出，打在離噴槍出口9一定距離的基體材料上。為了防止塗層材料的氧化，待噴塗的形態，不限於粉末或絲的塗層材料22在處於真空或隋性氣體保護下的坩堝21中被加熱至熔化，加熱溫度根據該塗層材料22的熔點確定，並由溫度控制器23進行控制，該坩堝可以由電或其他方式加熱。由於該塗層材料22已經被熔化，在槍管內或外部加速運行中只需保持這熔化或熔融狀態即可，所以焰流只需具有不太高的溫度，或者噴槍出口9離基體材料的距離可以更遠些。
由於燃氣溫度和熔化了的塗層材料22的溫度均很高，所以必須由冷卻水從入口1進入噴槍的冷卻通道8對噴槍進行冷卻，然後冷卻水從口11流出並循環使用。
參照圖2，塗層材料22在真空或隋性氣體保護下的坩堝21中加熱，可以用電加熱或其它加熱器加熱，由溫度控制器23進行控溫，加熱到其中的塗層材料22熔化。熔化了的塗層材料22從坩堝出口24勻速流到處於槍口外的送料口12，該塗層材料的液滴25進入高速焰流中，被粉碎、霧化並被加速噴塗到離噴槍出口9一定距離的基體材料上，形成緻密的塗層。
儘管上述實施例中說明的是本發明在超音速火焰噴塗中的應用，但是應當理解為本發明對於一切火焰噴塗都是適用的。例如在壓集機葉片表面噴塗高溫陶瓷材料Y-Zro2，在普通的HVOF噴塗工藝中，即使是燃燒溫度達3500K也是不可能的，但現在只需將Y-Zro2裝於坩堝中在2850℃以上進行熔化，然後在垂直於噴槍槍筒軸線，而且離出口平面10毫米處，使熔滴滴下，在燃燒溫度2000K情況下，也可達到很好的噴塗效果。
權利要求
1.一種超音速火焰熔滴噴塗方法，其特徵在於塊狀的塗層材料散料，無需粉末或絲材，預先在坩堝中加熱熔化，然後將所述熔化了的塗層材料的液滴勻速滴入HVOF噴槍槍管內，或滴到噴槍出口外，該液滴被前方來的高溫高速燃氣的焰流粉碎、霧化並加速噴塗到基體材料上，形成結合強度更高的緻密塗層。
2.根據權利要求1所述的超音速火焰熔滴噴塗方法，其特徵在於坩堝內的溫度由溫度控制器控制，所述的溫度值由所需塗層材料的熔點來決定。
3.根據權利要求1所述的超音速火焰熔滴噴塗方法，其特徵在於坩堝可以用電弧來加熱，也可以由其他方法來加熱。
4.根據權利要求1所述的超音速火焰熔滴噴塗方法，坩堝加熱塗層材料要在真空或惰性氣體保護下進行。
全文摘要
一種超音速火焰熔滴噴塗方法,將塊狀的塗層材料散料,無需粉末或絲材,預先在坩堝中加熱熔化,然後將所述熔化了的塗層材料的液滴勻速滴入HVOF噴槍槍管內,或滴到噴槍出口外,該液滴被前方來的高溫高速燃氣的焰流粉碎、霧化並加速噴塗到基體材料上,形成結合強度更高的緻密塗層。該方法可使生產成本大大降低。
文檔編號B05C5/04GK1278461SQ0011077
公開日2001年1月3日 申請日期2000年8月10日 優先權日2000年8月10日
發明者申振華 申請人:瀋陽航空工業學院