[發明專利]一種金屬固態沉積用噴嘴及其應用

在審

• 申請號: 202210329312.1
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114657548A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 謝迎春;王高民;張科杰;曾良;鄧暢光
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發明提供了一種金屬固態沉積用噴嘴及其應用，涉及固態噴涂技術領域。該金屬固態沉積用噴嘴包括拉法爾噴嘴和加熱裝置；加熱裝置設置于拉法爾噴嘴的擴張段的外壁并用于對擴張段進行非接觸加熱，以使固態沉積過程中與拉法爾噴嘴擴張段內壁接觸的部分噴涂材料在與擴張段的內壁的接觸的瞬間，顆粒表面熔化。將該噴嘴用于金屬固態沉積，通過電磁感應線圈對噴嘴的擴張段進行加熱以使擴張段溫度始終高于噴涂材料的熔點，可確保沉積材料在湍流擾動下即使撞擊到噴嘴內壁，粉末顆粒表面也可快速熔化，進而在高速氣流的作用下脫離噴嘴內表面，無法在噴嘴內壁沉積聚集，從而有效避免了噴嘴堵塞現象的發生，明顯增強了設備的穩定性及生產能力。

技術領域

本發明涉及固態噴涂技術領域，具體而言，涉及一種金屬固態沉積用噴嘴及其應用。

背景技術

金屬固態沉積作為一種新興的表面處理工程新技術，是傳統熱噴涂技術的重要補充之一。金屬固態沉積工藝的原理是在微米級金屬粉末顆粒在低溫固態下，高速沖擊基體或已沉積金屬層，使材料發生強塑性變形，進而通過機械咬合和局部冶金結合使金屬粉末沉積于基體表面的新型材料沉積技術。

具體工作過程是采用加熱設施預熱壓縮氣體，壓縮氣體通過縮放型的Laval噴管產生超高速流，將微米級粉末顆粒沿軸向送入氣流中，經氣體加速后以高速撞擊基體，通過產生劇烈的塑性變形而在基體表面沉積為涂層。

然而，金屬固態沉積進行金屬層制備的過程中，金屬粉末顆粒極易粘附于噴嘴內壁，隨著大量粉末顆粒的持續粘附，噴嘴會在短時間內發生堵塞，這一問題已成為金屬固態沉積技術長時間工業應用的核心問題之一。

不銹鋼、工具鋼、超硬合金等是金屬固態沉積噴嘴常用材料，為了解決噴嘴的堵塞問題，先后使用氮化物、氧化物、碳化物等陶瓷材料替代金屬作為噴嘴的制備材料，從而減少金屬顆粒在內壁的沉積幾率，以緩解噴嘴堵塞現象，但仍無法徹底解決噴嘴的堵塞問題。而對于鋁、銀等純金屬及其合金，極易發生粉末顆粒的粘附，短時間工作后，噴嘴便會發生堵塞，進而需要頻繁地停機，更換金屬固態沉積用噴嘴，導致沉積裝置運行效率低下，制造成本大幅上升。

鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種金屬固態沉積用噴嘴，其可有效避免金屬固態沉積過程中噴嘴堵塞現象的發生，增強噴嘴的穩定性及生產能力，使噴嘴可長時間連續使用。

本發明的目的之二在于提供一種上述金屬固態沉積用噴嘴在金屬固態沉積中的應用。

本申請可這樣實現：

第一方面，本申請提供一種金屬固態沉積用噴嘴，包括拉法爾噴嘴和加熱裝置；

加熱裝置設置于拉法爾噴嘴的擴張段的外壁并用于對擴張段進行非接觸加熱，以使固態沉積過程中與拉法爾噴嘴擴張段內壁接觸的部分噴涂材料在與擴張段的內壁的接觸處形成表面熔化。

在可選的實施方式中，加熱裝置用于將擴張段加熱至擴張段內壁的溫度較噴涂材料的熔點至少高0.5℃。

在優選的實施方式中，加熱裝置用于將擴張段加熱至擴張段內壁的溫度較噴涂材料的熔點高0.5℃-100℃。

在更優的實施方式中，加熱裝置用于將擴張段加熱至擴張段內壁的溫度較噴涂材料的熔點高0.5℃-10℃。

在可選的實施方式中，加熱裝置為電磁感應加熱線圈，電磁感應加熱線圈套設于拉法爾噴嘴的擴張段的外壁。

在可選的實施方式中，電磁感應加熱線圈的工作條件包括：工作電壓為380V的交流電壓、工作頻率為5-20kHz、工作功率為2-200KVA。

在可選的實施方式中，擴張段的制備材料為在磁場作用下產生渦流電流的高熔點材料。

在可選的實施方式中，擴張段的制備材料包括石墨、鎢、鉭、鉬、鈮和高溫合金中的至少一種。