大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，采用該方法能夠有效避免等離子噴涂過程中粉末發(fā)生氧化，保證涂層的純度及性能，提高涂層抗氧化和耐燒蝕的性能及使用壽命。具體為：在進(jìn)行等離子噴涂前，在等離子噴槍口外置一個(gè)氣流通道，該氣流通道與保護(hù)氣瓶相連，以實(shí)現(xiàn)在噴槍口至基體材料之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境。噴涂前預(yù)先打開保護(hù)氣瓶，形成保護(hù)氣氛環(huán)境后，再控制等離子噴涂設(shè)備進(jìn)行易氧化涂層的噴涂，該方法實(shí)現(xiàn)了在大氣壓力敞開環(huán)境下硅化物涂層的制備，工藝操作簡單，參數(shù)易于調(diào)控，是一種高效率低成本的涂層制備工藝。
【專利說明】大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 發(fā)明涉及一種制備易氧化涂層的方法，具體涉及一種大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等 離子噴涂易氧化涂層的方法，屬于表面工程【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著當(dāng)前科技的進(jìn)步與發(fā)展，新一代運(yùn)載飛行器以其高超音速、高機(jī)動(dòng)性、遠(yuǎn)程精 確控制為主要基本特征，現(xiàn)已成為航空航天的主體發(fā)展方向，將在未來國家安全中起著重 要作用。C/C復(fù)合材料由于其具有高溫強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)低、低密度、高溫穩(wěn)定 性、耐腐蝕等多種優(yōu)良特性，是近年來高超音速運(yùn)載飛行器材料研究的熱點(diǎn)。
[0003] 硼化物具有高熔點(diǎn)、高硬度以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，碳化物具有高強(qiáng)度、 高硬度、低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，單獨(dú)的硼化物和碳化物涂層的適用溫度范圍不同；因 此，二者的復(fù)合涂層可有效地在較大的溫度范圍內(nèi)提高C/C復(fù)合材料的抗氧化及抗燒蝕的 性能。而硅化物陶瓷涂層是研究較深入的抗氧化涂層體系，其機(jī)理是高溫下形成二氧化硅 填充涂層中的裂紋等缺陷，作為密封物質(zhì)阻擋氧的滲入。由于二氧化硅的氧擴(kuò)散系數(shù)很低， 因此能有效地對C/C復(fù)合材料提供抗氧化保護(hù)。
[0004] 目前，制備硼化物與碳化物的復(fù)合涂層、硅化物陶瓷涂層的方法主要有包埋法、化 學(xué)氣相沉積法、激光熔覆法以及等離子噴涂法。包埋法要求在高溫下長時(shí)間擴(kuò)散，試樣尺寸 受到限制，基體性能容易發(fā)生變化；化學(xué)氣相沉積法制備的涂層成分變化有限，表面涂層厚 度太??；激光熔覆制備涂層成型差，孔洞較多，不適用于形狀復(fù)雜的工件；等離子噴涂技術(shù) 制備的涂層具有基體變形小、涂層成分在較大范圍內(nèi)可控、厚度易控制、易操作等優(yōu)點(diǎn)，但 是在噴涂的高溫條件下，粉末易發(fā)生氧化，影響涂層性能，不能在大氣環(huán)境下進(jìn)行噴涂，導(dǎo) 致使用環(huán)境受限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方 法，采用該種方法能夠?qū)崿F(xiàn)在大氣環(huán)境下進(jìn)行易氧化涂層的等離子噴涂，有效避免等離子 噴涂過程中粉末發(fā)生氧化，保證涂層的純度及性能，提高涂層抗氧化和耐燒蝕的性能及使 用壽命。
[0006] 該方法采用安裝有保護(hù)罩的等離子噴槍進(jìn)行等離子噴涂，所述保護(hù)罩位于等離子 噴槍槍口處，保護(hù)罩內(nèi)的氣流通道通過氣管與保護(hù)氣瓶相連，所述保護(hù)氣瓶內(nèi)充裝有保護(hù) 氣體。
[0007] 在基體材料表面制備易氧化涂層的過程為：
[0008] (1)選用粒徑范圍為5 μ m?100 μ m的待噴涂粉末；
[0009] (2)對基體材料表面進(jìn)行噴砂預(yù)處理；
[0010] (3)打開保護(hù)氣瓶，保護(hù)氣體從氣流通道中出來，填充至等離子噴槍的槍口與基體 材料之間；
[0011] (4)當(dāng)?shù)壬凶訃姌尩臉尶谂c基體材料之間充滿保護(hù)氣體后，打開等尚子噴槍進(jìn)行 噴涂，電流為800A?950A，主氣流量為70SCFH?90SCFH，輔氣流量為35SCFH?55SCFH，送 粉率為2r/min?6r/min，噴涂距離為65_?75_ ；
[0012] (5)當(dāng)基體材料表面涂層的厚度達(dá)到設(shè)定要求后，先關(guān)閉等離子噴槍，再關(guān)閉保護(hù) 氣瓶。
[0013] 所述步驟（1)中，進(jìn)行噴砂預(yù)處理時(shí)，噴砂料選用粒度為850μπι的4號白剛玉顆 粒。
[0014] 所述步驟⑶中，從氣流通道出來的保護(hù)氣體的壓力為0. 3Pa?I. OMPa，流量為 sscra ?3〇scra。
[0015] 所述待噴涂粉末為硅化物粉末或硼化物與碳化物復(fù)合粉末。
[0016] 所述保護(hù)罩為空心結(jié)構(gòu)，在保護(hù)罩的端面上沿其周向均勻分布有一圈以上軸向通 孔，由此形成氣流通道；在保護(hù)罩的端部同軸固接有套筒，套筒與保護(hù)罩相連的端面上，每 圈軸向通孔所在位置加工有一個(gè)環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)通過一個(gè)以上通孔與接氣管相連， 每個(gè)接氣管與一個(gè)保護(hù)氣瓶相連。
[0017] 所述軸向通孔的間距為lmm-3mm，孔徑為0. 5mm_l. 5mm。
[0018] 有益效果：
[0019] (1)該方法在等離子噴涂中引入保護(hù)氣氛，實(shí)現(xiàn)了在大氣壓力敞開環(huán)境下易氧化 復(fù)合涂層的制備，可以有效阻礙噴涂粉末在制備過程中的氧化，保證硅化物涂層的純度及 性能，提高涂層抗氧化和抗燒蝕的性能，提高涂層使用壽命；同時(shí)該方法工藝操作簡單，參 數(shù)易于調(diào)控，是一種高效率低成本的涂層制備工藝。
[0020] (2)該方法利用大氣壓力控制氣氛等離子噴涂技術(shù)，通過對噴涂所用粉末的粒徑、 大氣氣氛的壓力和流量的控制，并結(jié)合對等離子噴涂的常規(guī)參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以制備出結(jié)構(gòu) 致密、均勻的易氧化陶瓷涂層。
[0021] (3)采用具有渦流通道的保護(hù)罩，在進(jìn)行等離子噴涂時(shí)能夠在噴槍外形成渦流保 護(hù)氣氛，渦流氣氛作為保護(hù)氣氛具有穩(wěn)定的流場和溫度場，使存在于這個(gè)場中的粉末可以 在渦流的作用下垂直于工件表面，從而更為方便的控制粉末飛行的軌跡以及粉末的溫度場 和速度場的標(biāo)定。有效阻礙噴涂粉末在制備過程中的氧化，保證復(fù)合涂層的純度及性能，提 高涂層抗氧化和耐燒蝕的性能。同時(shí)渦流氣體對噴槍口邊緣產(chǎn)生剪切力，以解決傳統(tǒng)不加 此保護(hù)罩的噴涂過程中，噴槍口邊緣處易粘結(jié)粉末的問題，達(dá)到自清潔的目的。
[0022] (4)采用具有多個(gè)氣流通道的保護(hù)罩，在實(shí)際運(yùn)用中，若噴涂需要反應(yīng)氣體參與， 除通入保護(hù)氣體外，也可從氣流通道中通入反應(yīng)氣體。在噴涂過程中，在焰流的高溫下反應(yīng) 氣體與其他原料反應(yīng)，形成所需物質(zhì)，進(jìn)而形成涂層。同時(shí)通入反應(yīng)氣體后，渦流保護(hù)氣體 可起到攪拌反應(yīng)氣體和噴涂顆粒的作用，使氣體和顆?？梢苑植几鼮榫鶆?，從而有利于二 者充分反應(yīng)，制備性能良好的涂層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為該方法的流程圖；
[0024] 圖2為保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 其中：1_錐形段、2-柱形段A、3_柱形段B、4_軸向通孔、5-圓孔、6-螺旋孔

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027] 本實(shí)施例提供一種大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，采用 該方法可以在大氣環(huán)境下制備易氧化涂層，且能夠獲得結(jié)構(gòu)致密均勻、性能穩(wěn)定的涂層。
[0028] 該方法所采用的裝置為等離子噴槍、保護(hù)罩、套筒和氬氣瓶。保護(hù)罩同軸套裝在等 離子噴槍的噴頭上，氬氣為保護(hù)氣體，套筒用于連接氬氣瓶和保護(hù)罩。通過保護(hù)罩能夠在等 離子噴槍的噴槍口與基體材料之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)在大氣環(huán)境下的噴涂。
[0029] 保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括同軸設(shè)置的錐形段、柱形段A和柱形段B。其中柱 形段A位于錐形段和柱形段B，由此在柱形段A與柱形段B之間形成臺階。保護(hù)罩的中心 孔為階梯孔。在保護(hù)罩內(nèi)設(shè)置有保護(hù)氣流通道、擴(kuò)張氣流通道和渦流通道，具體為：在保護(hù) 罩錐形段的小端端面上沿其周向均勻分布有兩圈軸向通孔，由此形成兩個(gè)保護(hù)氣流通道。 軸向通孔的間距為2mm，孔徑為1mm，該種結(jié)構(gòu)形式的軸向通孔能夠保證每個(gè)軸向通孔出來 的氣流在保護(hù)罩的軸線上有交疊，即保證保護(hù)氣流通道出來的保護(hù)氣流能夠擴(kuò)散至保護(hù)罩 的軸線上，從而在保護(hù)罩的中心也能形成保護(hù)氛圍，避免存在保護(hù)氣體的盲區(qū)，影響噴涂效 果。在錐形段的錐形面上沿其周向均勻分布有一圈圓孔，圓孔的軸線垂直于錐形段的母線， 從而使圓孔的軸線與保護(hù)罩軸線方向呈一定角度，在保護(hù)罩柱形段B的端面上沿其周向加 工有一圈與上述錐形段上的圓孔一一貫通的軸向孔，由此形成擴(kuò)張氣流通道，以擴(kuò)大保護(hù) 氣氛的范圍。在柱形段B的外圓周面沿其周向均勻分布有一圈通孔，該通孔為沿順時(shí)針方 向螺旋上升的螺旋孔，旋轉(zhuǎn)傾角為15°，由此形成渦流通道。渦流通道用于在保護(hù)罩的中心 孔內(nèi)形成渦流，當(dāng)采用等離子噴涂制備涂層時(shí)，保護(hù)氣體通過渦流通道在噴槍外形成渦流 保護(hù)氣氛。上述形成渦流通道的螺旋孔的孔徑、形成擴(kuò)張氣流通道的圓孔的孔徑、形成保護(hù) 氣流通道的軸向通孔的孔徑依次增大，以保證噴槍中心的焰流不受影響。
[0030] 套筒同軸固接在柱形段B的端部（在柱形段B的端面上有三圈同心的圓孔）。套 筒與柱形段B相連的一端為凹形結(jié)構(gòu)，該凹形結(jié)構(gòu)的內(nèi)圓周面與柱形段B的外圓周面匹配， 內(nèi)端面與柱形段B的端面匹配。在該凹形結(jié)構(gòu)的內(nèi)圓周面螺旋孔所在位置加工有環(huán)形槽， 該環(huán)形槽與渦流通道貫通；該凹形結(jié)構(gòu)的內(nèi)端面上加工有三個(gè)同心的環(huán)形槽，該三個(gè)環(huán)形 槽分別與擴(kuò)張氣流通道和兩個(gè)保護(hù)氣流通道一一對應(yīng)貫通。每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)通過四個(gè)通孔與 接氣管相連，每個(gè)接氣管與一個(gè)氬氣瓶相連。
[0031] 采用該噴涂裝置在大氣環(huán)境下制備硼化物與碳化物復(fù)合涂層的流程如圖1所示：
[0032] 實(shí)施例1 :
[0033] 噴涂粉末為硼化鋯與碳化硅的復(fù)合粉體，兩者的質(zhì)量比為1:1，粒徑范圍是 20 μ m ~ 80 μ m。
[0034] (1)首先在基體材料表面采用干噴砂機(jī)預(yù)先進(jìn)行噴砂，噴砂料為24號白剛玉顆 粒，粒度為850 μ m，以此保證涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度和涂層質(zhì)量。
[0035] (2)打開與上述保護(hù)氣流通道、擴(kuò)張氣流通道和渦流通道相連的氬氣瓶，控制保護(hù) 氣氬氣的壓力為〇. 5MPa，流量為15SCFH，從保護(hù)氣流通道出來的氬氣在噴槍口與基體材料 之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境，擴(kuò)張氣流通道出來的氬氣擴(kuò)大所形成的保護(hù)氣氛環(huán)境的范圍，而 渦流通道出來的氬氣在噴槍外形成渦流保護(hù)氣氛。
[0036] (3)在保護(hù)氣氛條件下，利用Praxair-TAFA SGlOO噴槍進(jìn)行等離子噴涂，電流為 850A，主氣（氬氣）流量為75SCFH，輔氣（氦氣）流量為45SCFH，送粉率為3r/min。在噴涂 時(shí)，由于渦流保護(hù)氣氛具有穩(wěn)定的流場和溫度場，使存在于這個(gè)場中的粉末可以在渦流的 作用下垂直于基體材料表面，從而更為方便的控制粉末飛行的軌跡。
[0037] (4)待涂層厚度達(dá)到設(shè)定的0. 2_后，先關(guān)閉噴槍，再關(guān)閉所有氬氣瓶。
[0038] 實(shí)施例2 :
[0039] 噴涂粉末為硼化鉿與碳化鋯的復(fù)合粉體，兩者的質(zhì)量比為2:1，粒徑范圍是 5 μ m ?63 μ m〇
[0040] (1)首先在基體材料表面采用干噴砂機(jī)預(yù)先進(jìn)行噴砂，噴砂料為24號白剛玉顆 粒，粒度為850μπι，以此保證涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度和涂層質(zhì)量。
[0041] (2)打開與上述保護(hù)氣流通道、擴(kuò)張氣流通道和渦流通道相連的氬氣瓶，控制保護(hù) 氣氬氣的壓力為〇. 3MPa，流量為5SCFH，從保護(hù)氣流通道出來的氬氣在噴槍口與基體材料 之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境，擴(kuò)張氣流通道出來的氬氣擴(kuò)大所形成的保護(hù)氣氛環(huán)境的范圍，而 渦流通道出來的氬氣在噴槍外形成渦流保護(hù)氣氛。
[0042] (3)在保護(hù)氣氛條件下，利用Praxair-TAFA SG100噴槍進(jìn)行等離子噴涂，電流為 800A，主氣（氬氣）流量為60SCFH，輔氣（氦氣）流量為30SCFH，送粉率為2r/min，噴涂距 離為65_在噴涂時(shí)，由于渦流保護(hù)氣氛具有穩(wěn)定的流場和溫度場，使存在于這個(gè)場中的粉 末可以在渦流的作用下垂直于基體材料表面，從而更為方便的控制粉末飛行的軌跡。
[0043] (4)待涂層厚度達(dá)到設(shè)定的0. 2_后，先關(guān)閉噴槍，再關(guān)閉所有氬氣瓶。
[0044] 實(shí)施例3 :
[0045] 噴涂粉末為硼化鋯與碳化鋯的復(fù)合粉體，兩者的質(zhì)量比為1:3,粒徑范圍是 45 μ m ~ 100 μ m。
[0046] (1)首先在基體材料表面采用干噴砂機(jī)預(yù)先進(jìn)行噴砂，噴砂料為24號白剛玉顆 粒，粒度為850μπι，以此保證涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度和涂層質(zhì)量。
[0047] (2)打開與上述保護(hù)氣流通道、擴(kuò)張氣流通道和渦流通道相連的氬氣瓶，控制保護(hù) 氣氬氣的壓力為l.OMPa，流量為30SCFH，從保護(hù)氣流通道出來的氬氣在噴槍口與基體材料 之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境，擴(kuò)張氣流通道出來的氬氣擴(kuò)大所形成的保護(hù)氣氛環(huán)境的范圍，而 渦流通道出來的氬氣在噴槍外形成渦流保護(hù)氣氛。
[0048] (3)在保護(hù)氣氛條件下，利用Praxair-TAFA SGlOO噴槍進(jìn)行等離子噴涂，電流為 850A，主氣（氬氣）流量為90SCFH，輔氣（氦氣）流量為45SCFH，送粉率為3r/min。在噴涂 時(shí)，由于渦流保護(hù)氣氛具有穩(wěn)定的流場和溫度場，使存在于這個(gè)場中的粉末可以在渦流的 作用下垂直于基體材料表面，從而更為方便的控制粉末飛行的軌跡。
[0049] (4)待涂層厚度達(dá)到設(shè)定的0. 2_后，先關(guān)閉噴槍，再關(guān)閉所有氬氣瓶。
[0050] 試驗(yàn)證明，采用該方法制備的硼化物與碳化物復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)致密且較為均勻。
[0051] 采用該噴涂裝置制備硅化物陶瓷涂層的方法為：
[0052] 實(shí)施例4 :
[0053] 噴涂粉末為二硅化鑰粉末，粒徑范圍是20 μ m?70 μ m。
[0054] (1)首先在基體材料表面采用干噴砂機(jī)預(yù)先進(jìn)行噴砂，噴砂料為24號白剛玉顆 粒，粒度為850 μ m，以此保證涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度和涂層質(zhì)量；。
[0055] (2)打開與上述保護(hù)氣流通道、擴(kuò)張氣流通道和渦流通道相連的氬氣瓶，控制保護(hù) 氣氬氣的壓力為〇. 5MPa，流量為15SCFH，從保護(hù)氣流通道出來的氬氣在噴槍口與基體材料 之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境，擴(kuò)張氣流通道出來的氬氣擴(kuò)大所形成的保護(hù)氣氛環(huán)境的范圍，而 渦流通道出來的氬氣在噴槍外形成渦流保護(hù)氣氛。
[0056] (3)在保護(hù)氣氛條件下，利用Praxair-TAFA SG100噴槍進(jìn)行等離子噴涂，電流為 850A，主氣（氬氣）流量為75SCFH，輔氣（氦氣）流量為45SCFH，送粉率為3r/min，噴涂距 離為65_。在噴涂時(shí)，由于渦流保護(hù)氣氛具有穩(wěn)定的流場和溫度場，使存在于這個(gè)場中的粉 末可以在渦流的作用下垂直于基體材料表面，從而更為方便的控制粉末飛行的軌跡。
[0057] (4)待涂層厚度達(dá)到設(shè)定的0. 2_后，先關(guān)閉噴槍，再關(guān)閉所有氬氣瓶。
[0058] 實(shí)施例5 :
[0059] 噴涂粉末為二硅化鉭粉末，粒徑范圍是5 μ m?63 μ m。
[0060] (1)首先在基體材料表面采用干噴砂機(jī)預(yù)先進(jìn)行噴砂，噴砂料為24號白剛玉顆 粒，粒度為850μπι，以此保證涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度和涂層質(zhì)量。
[0061] (2)打開與上述保護(hù)氣流通道、擴(kuò)張氣流通道和渦流通道相連的氬氣瓶，控制保護(hù) 氣氬氣的壓力為〇. 3MPa，流量為5SCFH，從保護(hù)氣流通道出來的氬氣在噴槍口與基體材料 之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境，擴(kuò)張氣流通道出來的氬氣擴(kuò)大所形成的保護(hù)氣氛環(huán)境的范圍，而 渦流通道出來的氬氣在噴槍外形成渦流保護(hù)氣氛。
[0062] (3)在保護(hù)氣氛條件下，利用Praxair-TAFA SG100噴槍進(jìn)行等離子噴涂，電流為 800A，主氣（氬氣）流量為70SCFH，輔氣（氦氣）流量為35SCFH，送粉率為2r/min，噴涂距 離為65_。在噴涂時(shí)，由于渦流保護(hù)氣氛具有穩(wěn)定的流場和溫度場，使存在于這個(gè)場中的粉 末可以在渦流的作用下垂直于基體材料表面，從而更為方便的控制粉末飛行的軌跡。
[0063] (4)待涂層厚度達(dá)到設(shè)定的0. 2_后，先關(guān)閉噴槍，再關(guān)閉所有氬氣瓶。
[0064] 實(shí)施例6 :
[0065] 噴涂粉末為二硅化鉿粉末，粒徑范圍是45 μ m?100 μ m。
[0066] (1)首先在基體材料表面采用干噴砂機(jī)預(yù)先進(jìn)行噴砂，噴砂料為24號白剛玉顆 粒，粒度為850μπι，以此保證涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度和涂層質(zhì)量。
[0067] (2)打開與上述保護(hù)氣流通道、擴(kuò)張氣流通道和渦流通道相連的氬氣瓶，控制保護(hù) 氣氬氣的壓力為l.OMPa，流量為30SCFH，從保護(hù)氣流通道出來的氬氣在噴槍口與基體材料 之間形成保護(hù)氣氛環(huán)境，擴(kuò)張氣流通道出來的氬氣擴(kuò)大所形成的保護(hù)氣氛環(huán)境的范圍，而 渦流通道出來的氬氣在噴槍外形成渦流保護(hù)氣氛。
[0068] (3)在保護(hù)氣氛條件下，利用Praxair-TAFA SGlOO噴槍進(jìn)行等離子噴涂，電流為 950A，主氣（氬氣）流量為90SCFH，輔氣（氦氣）流量為45SCFH，送粉率為4r/min，噴涂距 離為70_。在噴涂時(shí)，由于渦流保護(hù)氣氛具有穩(wěn)定的流場和溫度場，使存在于這個(gè)場中的粉 末可以在渦流的作用下垂直于基體材料表面，從而更為方便的控制粉末飛行的軌跡。
[0069] (4)待涂層厚度達(dá)到設(shè)定的0. 2_后，先關(guān)閉噴槍，再關(guān)閉所有氬氣瓶。
[0070] 試驗(yàn)證明，采用上述方法獲得的硅化物陶瓷涂層結(jié)構(gòu)致密且均勻。
[0071] 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，其特征在于：采用安裝有 保護(hù)罩的等離子噴槍進(jìn)行等離子噴涂，所述保護(hù)罩位于等離子噴槍槍口處，保護(hù)罩內(nèi)的氣 流通道通過氣管與保護(hù)氣瓶相連，所述保護(hù)氣瓶內(nèi)充裝有保護(hù)氣體； 在基體材料表面制備易氧化涂層的過程為： (1) 選用粒徑范圍為5 μ m?100 μ m的待噴涂粉末； (2) 對基體材料表面進(jìn)行噴砂預(yù)處理； (3) 打開保護(hù)氣瓶，保護(hù)氣體從氣流通道中出來，填充至等離子噴槍的槍口與基體材料 之間； (4) 當(dāng)?shù)壬凶訃姌尩臉尶谂c基體材料之間充滿保護(hù)氣體后，打開等尚子噴槍進(jìn)行噴涂， 電流為800A?950A，主氣流量為70SCFH?90SCFH，輔氣流量為35SCFH?55SCFH，送粉率 為2r/min?6r/min，噴涂距離為65mm?75mm ; (5) 當(dāng)基體材料表面涂層的厚度達(dá)到設(shè)定要求后，先關(guān)閉等離子噴槍，再關(guān)閉保護(hù)氣 瓶。
2. 如權(quán)利要求1所述的大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，其特 征在于，所述步驟（1)中，進(jìn)行噴砂預(yù)處理時(shí)，噴砂料選用粒度為850μπι的4號白剛玉顆 粒。
3. 如權(quán)利要求1所述的大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，其 特征在于，所述步驟（3)中，從氣流通道出來的保護(hù)氣體的壓力為0. 3Pa?I. OMPa，流量為 sscra ?3〇scra。
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方 法，其特征在于，所述待噴涂粉末為硅化物粉末或硼化物與碳化物復(fù)合粉末。
5. 如權(quán)利要求1所述的大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，其特 征在于，所述保護(hù)罩為空心結(jié)構(gòu)，在保護(hù)罩的端面上沿其周向均勻分布有一圈以上軸向通 孔，由此形成氣流通道；在保護(hù)罩的端部同軸固接有套筒，套筒與保護(hù)罩相連的端面上，每 圈軸向通孔所在位置加工有一個(gè)環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)通過一個(gè)以上通孔與接氣管相連， 每個(gè)接氣管與一個(gè)保護(hù)氣瓶相連。
6. 如權(quán)利要求5所述的大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，其特 征在于，所述軸向通孔的間距為孔徑為0· 5mm-l. 5mm。
7. 如權(quán)利要求5所述的大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，其特 征在于，在保護(hù)罩內(nèi)還設(shè)置有擴(kuò)張氣流通道和渦流通道，所述保護(hù)罩包括同軸設(shè)置的錐形 段、柱形段A和柱形段B，其中柱形段A位于錐形段和柱形段B，在錐形段的錐形面上沿其周 向均勻分布有一圈圓孔，圓孔的軸線垂直于錐形段的母線，在保護(hù)罩柱形段B的端面上沿 其周向加工有一圈與上述錐形段上的圓孔一一貫通的軸向孔，由此形成擴(kuò)張氣流通道；在 柱形段B的外圓周面沿其周向均勻分布有一圈通孔，該通孔為沿順時(shí)針方向螺旋上升的螺 旋孔；由此形成渦流通道；所述套筒上分別加工有與擴(kuò)張氣流通道和渦流通道貫通的環(huán)形 槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)通過一個(gè)以上通孔與接氣管相連，每個(gè)接氣管與一個(gè)氣瓶相連。
8. 如權(quán)利要求7所述的大氣敞開環(huán)境下控制氣氛等離子噴涂易氧化涂層的方法，其特 征在于，形成渦流通道的螺旋孔的螺旋角度為15°。
【文檔編號】C23C4/10GK104213066SQ201410320466
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】柳彥博, 王全勝, 王皓, 魏思豪, 趙云, 郝斐 申請人:北京理工大學(xué)