[實用新型]一種低溫超音速火焰噴涂鈦或鈦合金涂層的保護裝置

有效

• 申請號: 201220403859.3
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN202766608U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 劉敏;鄧春明;戴紅亮;鄧暢光;周克崧
• 申請（專利權）人: 廣州有色金屬研究院
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/06
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所 44216
• 代理人: 劉卉

技術領域

本實用新型涉及熱噴涂技術領域，具體是涉及一種低溫超音速火焰噴涂鈦或鈦合金涂層的保護裝置。

背景技術

鈦及鈦合金因優異的耐腐蝕性能而廣泛應用于化工、船舶等領域，然而其價格昂貴、加工難度大，大大限制了其應用，采用涂層技術沉積耐腐蝕性能優良的鈦及鈦合金涂層是有效的拓寬其應用的方法。由于鈦金屬的活性較高，在高溫大氣環境下容易被氧化，需要在真空或者惰性氣氛下進行沉積，因此在大氣環境下高效沉積性能優良的鈦及鈦合金涂層是人們的研究目標。在沉積鈦及鈦合金時對其粉末粒子防氧化保護非常重要，特別是純鈦粉末的噴涂，高溫下如果保護不好，極易引起氧化，使得涂層含有較多鈦的氧化物，以至于涂層內產生孔隙、裂紋等缺陷，引起嚴重的噴涂質量問題。從鈦及鈦合金材料的物理和化學性能來看，鈦及鈦合金在300℃左右就能和周圍環境發生氧化。由于鈦的熔點高、熱容量大、電阻系數大、熱導率比鋁、鐵等金屬低，所以鈦熔化后具有更高的溫度，鈦及鈦合金的物理、化學性能活性強，隨著溫度的增高，其化學活性也將迅速增大，并在固態下能強烈地吸收各種氣體，所以在噴涂鈦及鈦合金時必須在粒子飛行和沉積過程中做好保護措施，以免高溫鈦粉末與活性氣體（空氣中的氧和氮）反應生成鈦的氧化物和氮化物，它們的存在會嚴重影響涂層的使用壽命。因此，當前鈦及鈦合金涂層研究的重點就在于如何滿足日益增加的鈦及鈦合金工件高穩定性和長期壽命的高要求。為此，人們對熱噴涂技術制備鈦及鈦合金涂層作了廣泛的研究，包括低壓等離子噴涂、冷噴涂、超音速火焰噴涂、低溫超音速火焰噴涂等。低壓等離子噴涂制備鈦及鈦合金涂層，其制備工藝復雜，耗費成本高，由于需要在腔體內進行沉積，對一些大形特殊結構零件無法進行沉積。冷噴涂工藝可以在大氣環境下沉積性能優良的鈦涂層，冷噴涂是高壓氣流經拉瓦爾管加速產生超高音速的束流，將加熱但沒熔化的粒子噴射到基體表面形成涂層。該工藝噴涂時，由于粒子的溫度較低，有效的減少了粒子的氧化，并且在大氣環境下對噴涂工件的形狀尺寸限制較小，但是噴涂鈦或鈦合金需要昂貴的氦氣作為加速氣體，因此成本非常高。另外，冷噴涂是使粒子與粒子之間通過鍛焊作用而沉積堆垛而成，因此其結合強度不高。超音速火焰噴涂由于其能在大氣環境下大面積低成本高效率制備結合強度高于40MPa的涂層而被用來制備鈦及鈦合金涂層。為了降低噴涂火焰溫度，采用了低溫超音速火焰噴涂設備在大氣環境和較低火焰溫度條件下制備了鈦及鈦合金涂層，經檢測得涂層的氧含量仍較高，為2.6%，較高的氧含量，嚴重影響涂層的綜合性能，大大降低了使用壽命。

發明內容

本實用新型的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種通過噴涂焰流保護罩的特殊結構來為氬氣導流，能降低火焰溫度和有效減少飛行粒子及沉積粒子的氧化，從而降低涂層的氧含量，提高涂層的質量和延長涂層的使用壽命的低溫超音速火焰噴涂鈦或鈦合金涂層的保護裝置。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

本實用新型所述的低溫超音速火焰噴涂鈦或鈦合金涂層的保護裝置，其特點是包括噴涂焰流保護罩和底座，其中所述噴涂焰流保護罩為由中心連接體及連接在中心連接體前部的前內殼、前外殼和后部的后內殼、后外殼組成的中間具有前后方向連通的腔道的圓環形結構體，其中所述前外殼上設置有前進氣孔，所述后外殼上設置有后進氣孔，所述前內殼上傾斜地設置有與前進氣孔相連通且用于向腔道的前端開口外側噴氣的前導流槽，所述后內殼上傾斜地設置有與后進氣孔相連通且用于向腔道的后端開口內側噴氣的后導流槽，所述中心連接體上設置有與腔道中部相連通的進氣通道，所述前進氣孔、后進氣孔和進氣通道的進氣口分別連接有經減壓閥與氬氣罐相連通的耐高溫氣管。

為了使本實用新型所述的噴涂焰流保護罩的使用效果更好，保護粒子飛行及沉積過程不被氧化，上述前內殼與前外殼之間形成有與上述前導流槽和前進氣孔相連通的前儲氣腔，上述后內殼與后外殼之間形成有與上述后導流槽和后進氣孔相連通的后儲氣腔。同時，為了防止前儲氣腔和后儲氣腔出現漏氣而影響本實用新型所述的噴涂焰流保護罩的使用效果，上述前內殼、前外殼、后內殼和后外殼與中心連接體的連接處分別裝置有密封圈。