[發明專利]結合了選擇性地去除顆粒的熱噴涂方法

有效

• 申請號: 201580066252.7
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN107107097B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: K·范埃夫里
• 申請（專利權）人: 漸進表面公司
• 主分類號: B05D1/12
• 分類號: B05D1/12;B05B1/06;B05B1/34;B05B7/16
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

一種熱噴涂的系統和方法包含帶噴嘴的熱氣發生器，用于使熱氣向著基底加速以氣柱的方式投射在基底表面上成一斑點。一個或者多個接近噴嘴出口、向著氣柱的原料注射器連接到原料源。熱氣束將熱量和動量傳遞到原料，使原料粒子撞擊基底，以形成涂層。該系統還包括一個或者多個接近噴嘴出口、向著軸線并且連接到液體源的液體注射器。該系統控制注射液體的流量和速度，允許控制液體進入氣柱內的深度。該方法選擇性地防止次優原料顆粒粘附到基底并且提供在原地去除次優的沉積物。

技術領域

本發明涉及一種于熱噴涂系統中引入的用于在空中連續減少次優原料沉積并且在原地從基底和涂層去除諸如粘附性較低的原料和表面制劑的粗砂顆粒的方法。

背景技術

參考附圖中的圖1，傳統的熱噴涂是一種涂敷方法，在該方法中，迫使室2中產生的連續熱氣流1穿過噴射噴嘴3，形成具有軸線5的發散氣柱4。柱4與噴嘴3同軸，并且從噴嘴出口延伸到基底表面6，在基底表面6上，氣柱4投射成表面斑點7。由于夾帶大氣進入氣柱的邊緣，所以氣柱中的溫度遵循溫度隨著離開軸線5的距離降低的高斯分布9(圖1)。夾帶空氣進入氣柱的邊緣還導致氣體的速度隨著離開軸線5的距離降低，遵循類似的高斯分布9。熱噴射氣柱中(接近軸線5)的峰值溫度可以達到超過攝氏10,000度的值，而氣體的速度能夠在每秒幾百米至超音速的范圍內。加熱氣體的方法主要有兩種：

1)燃燒室，在燃燒室中，燃點可燃氣體和氧氣或者空氣的混合物，并且以超音速(和亞音速)經過噴嘴噴出。

2)等離子管，該等離子管包括電弧室，在電弧室內，在通過該室連續饋送氣體混合物的同時，在陰極與陽極之間起電弧。電弧對氣體混合物加熱，并且氣體混合物通過噴嘴作為高溫、高速等離子體流噴出。一種能夠發出高焓(HE)等離子體流的優選等離子管示于Delcea的美國專利No.6,114,649中。

原料材料通過一個或者多個注射器10注入氣柱中。其被夾帶在氣柱中，這樣將熱量和動量傳遞到原料材料，使其高速撞擊基底表面，其粘附基底表面以形成涂層11。熱噴涂涂層主要由物理力粘附到基底。因為該原因，通常，在涂敷流程之前，通過利用高速研磨顆粒進行噴砂來對基底表面預處理，從而提高表面粗糙度并且提供涂層能夠粘附在上面的粘固點。此外，入射在基底上的顆粒必須處于最優溫度和速度范圍內，以獲得的熔態和速度在撞擊時足以變形為薄片結構，該薄片結構通常稱為激冷片，這樣提高對下伏面的物理結合能力。為了形成最優厚度的涂層，常常需要一層以上的激冷片，在這種情況下，執行幾次重疊涂層遍數。一遍涂層通常由相對于表面6運動的氣柱軸線構成，如箭頭8所示。

在傳統的熱噴涂中，原料材料通常是粒度在幾微米至幾十微米之間的不同涂層材料的粉末。通常利用載氣流，將粉末注入熱氣柱內。熱氣束將熱量和動量傳遞到粉末，使其熔融并且撞擊在基底表面上，從而形成涂層。因為技術和經濟的制約，熱噴涂粉末具有較寬的粒徑散布，這存在問題，因為在撞擊時，與較小粒子相比，較大的粒子形成激冷片需要較大的熱量和動量。

在懸浮物熱噴涂(STS)中，原料材料由懸浮于液體介質中的顆粒構成。利用該懸浮物流使原料材料注入熱氣柱內；因此，液體介質代替傳統熱噴涂中使用的載氣。與傳統的熱噴涂粉末相比，這些顆粒非常小，通常在亞微米至納米的范圍內。某個粒度范圍的固體顆粒也存在于懸浮物中，但是該范圍通常小于傳統熱噴涂粉末的粒度范圍。在注入熱氣束柱中后，懸浮物的液體溶劑被氣柱的熱量蒸發。此后，熱量和動量連續傳遞到顆粒，使其熔融并且撞擊在基底表面上，從而形成涂層。