[實用新型]一種大功率熱陰極超聲速等離子噴涂槍

有效

• 申請號: 201920820723.4
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN210474360U
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 朱興營;董永暉;陳海群;周法;劉金濤
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: B05B5/06
• 分類號: B05B5/06;B05B5/08;B05B5/03;B05B15/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

一種大功率熱陰極超聲速等離子噴涂槍，包括：后電極座、增強尼龍套、后電極、前電極、殼體、磁場線圈、噴管后段和噴管前段；后電極座、后電極、前電極、噴管后段和噴管前段依次同軸配合布置，增強尼龍套和殼體從內向外與后電極座同軸布置，磁場線圈同軸纏繞在前電極的前部，后電極為熱陰極型電極，前電極和噴管為分體式結構，后電極座前部側壁開有切向聲速噴嘴。本實用新型能夠提高電極的使用壽命，降低陽極使用成本，噴涂槍最大功率達到250kW，提高了噴涂效率。

技術領域

本實用新型屬于電弧等離子涂層制備領域，涉及一種大功率熱陰極超聲速等離子噴涂槍。

背景技術

離子噴涂技術是采用剛性非轉移等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態，并高速噴向經過預處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。該技術因其制備的涂層質量好、結合強度高、涂層種類多以及對基體影響小等優點而得到廣泛應用。

等離子噴涂按照噴涂氣流速度可分為亞聲速等離子噴涂和超聲速等離子噴涂。相較與亞聲速等離子噴涂，超聲速等離子噴涂條件下氣流速度更快，攜帶噴涂顆粒達到更高的速度，到達基體表面后扁平化效果更好，使涂層中顆粒之間的連接更加緊密，從而減小了涂層孔隙率，增大了涂層的結合強度，因此超聲速等離子噴涂技術越來越成為熱噴涂技術的重點發展方向之一。

超聲速等離子噴涂槍是超聲速等離子噴涂系統的核心設備，依靠其電熱轉換，實現氣體的高溫和高速。由于要使等離子體氣流達到超聲速條件，需要使噴涂槍產生足夠的能量和弧室壓力，但隨著弧室壓力的增加，熱流密度增加，對噴涂槍各部分的結構、冷卻、材料、電弧的控制等方面提出了更高的要求。現有超聲速等離子噴涂槍陰極放電區多為尖錐形，陽極為拉瓦爾噴管，該結構的超聲速等離子噴涂槍易出現陰極錐頭燒損較快，壽命較短的問題，同時陽極作為損耗性結構，隨著陽極的不斷燒損，使得噴管的型面發生變化，易出現超聲速氣流干擾或噴管內產生激波等問題，與此同時，陽極的加工過程中需要對復雜的噴管型面進行成形，使得陽極的制造和使用成本上升。基于以上條件的限制，噴涂槍的功率基本都控制在百千瓦以下，噴涂效率也受到一定的限制。

實用新型內容

本實用新型的目的是：提供一種大功率熱陰極超聲速等離子噴涂槍，后電極為熱陰極，提高電極的使用壽命，降低陽極使用成本，噴涂槍最大功率達到250kW，提高噴涂效率。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種大功率熱陰極超聲速等離子噴涂槍，包括：后電極座、增強尼龍套、后電極、前電極、殼體、磁場線圈、噴管后段和噴管前段；

后電極座、增強尼龍套、前電極、噴管后段和噴管前段依次同軸配合布置，所述前電極上靠近噴管后段部分的圓筒結構外壁上纏繞多匝磁場線圈，殼體套裝在所述增強尼龍套和所述前電極的外部，所述后電極座朝向所述前電極一側的端面上設置有后電極，所述前電極和所述后電極之間不接觸；所述磁場線圈連接外部供電電源；所述前電極和所述后電極連接外部噴涂槍直流電電源；

所述增強尼龍套、前電極、殼體、噴管后段和噴管前段內部均設置有周向均布的冷卻水環路，所述冷卻水環路的入口沿徑向設置在殼體與前電極套裝的圓柱段上，所述冷卻水環路的出口沿軸向設置在所述后電極座上；

所述增強尼龍套內部設置工作介質通道，所述后電極座側壁切向開有作為聲速噴嘴的通孔，所述前電極內部設置有中心通孔，所述噴管后段內部沿軸線方向設置有階梯通孔，所述工作介質通道、聲速噴嘴、前電極內部的中心通孔、噴管后段內部的階梯通孔依次連通；所述噴管后段還設置有與噴管后段內部的階梯孔相連通的粉末通道，所述粉末通道為通孔結構，所述粉末通道的軸線與噴管后段的軸線相交；

所述后電極座與增強尼龍套之間間隙配合且能夠以后電極座的軸線為轉動軸旋轉，所述增強尼龍套與殼體之間間隙配合且能夠以殼體的軸線為轉動軸旋轉；所述前電極與殼體之間間隙配合且能夠以殼體的軸線為轉動軸旋轉；