[發明專利]一種微米級超音速懸浮等離子噴涂裝置及噴涂方法

有效

• 申請號: 201711135836.2
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107916389B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 付前剛;孫佳;李賀軍;蘇楊楊;周宏
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種微米級超音速懸浮等離子噴涂裝置及噴涂方法，提出的“針孔型”內喂料送粉設計，對工程上常用Laval型等離子噴槍的喂粉機構進行改造，通過合理配比噴涂粉末(粒徑500nm～150μm)、無水乙醇、添加劑和去離子水，獲得充分懸浮且穩定的液體料漿；利用機械蠕動泵將懸浮液體料漿輸送至改進的超音速Laval噴槍的“針型”內喂料口，懸浮料漿與超音速等離子射流發生充分熱交換后，經超音速噴涂過程沉積在基板上形成涂層。本發明所需噴涂顆粒的粒徑可達150μm，對噴涂粉末的形貌、料漿粘度和流動度無限制、沉積效率可達到5～7μm/道·次，涂層制備效率可提高近7倍。

技術領域

本發明屬于表面工程領域，涉及一種微米級超音速懸浮等離子噴涂裝置及噴涂方法，是一種普適性強的制備微米級陶瓷、金屬間化合物等涂層的懸浮等離子噴涂新技術

背景技術

大氣等離子噴涂技術在制備熱障涂層、抗氧化涂層和生物涂層方面具有重要的應用價值，但對等離子噴涂材料的狀態和性質限制較多，比如噴涂原料必須是干燥粉末狀固態、滿足一定粉末粒徑、粉末流動度和松裝密度適中等，這對噴涂粉末的制備工藝提出了較高的要求。噴涂粉末的制備一般經過化學合成、陳化、噴霧造粒(球化)、煅燒、粉碎、球磨、分級等一系列繁瑣的工藝流程，不僅粉末的回收率低，而且粉末的成本居高不下，限制了等離子噴涂涂層體系的開發。懸浮等離子噴涂技術的出現，解決了對噴涂粉末高要求限制的壁壘，對易團聚且流動度差的粉末適用性強，但對噴涂粉末的粒徑仍要求相對較高，即必須是亞微米或納米級粉末，一定程度上限制了懸浮等離子噴涂技術的推廣應用。

專利1“制備羥基磷灰石生物活性涂層的注入式等離子噴涂裝置，CN 101250682A”公開了一種利用外置注入式喂料方式制備羥基磷灰石涂層的方法，利用濕化學法合成了羥基磷灰石溶液，在壓力罐內利用壓縮空氣將懸浮液注入至等離子射流，實現了在生物惰性醫用金屬材料表面制備羥基磷灰石涂層目的。但該方法對噴涂粉末料漿的噴涂不具備普適性，化學合成法制備的懸浮料漿只適用于使用前驅體溶液制備涂層，且要求懸浮液均勻性好，顆粒尺度處于納米級，這限制了其他噴涂粉末的推廣使用。專利2“一種羥基磷灰石涂層的制備方法，CN 105648390A”拓寬了懸浮噴涂只對羥基磷灰石前驅體的限制，對羥基磷灰石粉末的外置徑向注入法有很好的效果，懸浮噴涂的使用范圍得到了推廣。但CN105648390A技術只具體針對羥基磷灰石體系，對其余噴涂體系無涉及，且要求噴涂粉末粒徑在1μm之下，送料流量在ml/min量級，涂層制備效率較低。