專利名稱：超音速火焰熔滴噴涂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在零件表面噴涂各種材料涂層的超音速或高速火焰(HVOF)噴涂方法。
目前，任何一種傳統(tǒng)的熱噴涂方法，例如高速火焰噴涂方法，都是將預(yù)先制成的各種涂層材料的粉末或絲材送入噴槍槍管內(nèi)或噴槍出口外，并將其熔化或熔融后噴涂到基體材料上，形成具有各種所需性質(zhì)的涂層，然而這要求通過復(fù)雜的制粉或制絲工藝，從而使粉末、絲材本身就具有很高的成本，特別是超細(xì)粉末，這樣一來，作為HVOF噴涂工藝生產(chǎn)成本的主要組成部分，粉末或絲材的高成本使得噴涂工藝的成本居高不下，以致難以推廣應(yīng)用。近年來出現(xiàn)了一種燃燒電弧噴涂(ComARC)工藝，它用電弧加熱絲材形成液態(tài)金屬，再由超音速丙烷氣燃燒焰流霧化，從而在HVOF工藝提高了沉積效率并降低了成本。但是這種工藝仍需預(yù)先將涂層材料制成絲材，所以生產(chǎn)成本仍然很高。
本發(fā)明的目的是，省略復(fù)雜的制粉或制絲工藝，通過直接熔化塊狀涂層材料散料的方法，大幅度降低熱噴涂工藝的生產(chǎn)成本，擴(kuò)大超音速火焰噴涂設(shè)備的使用范圍，從而在很大程度上取代昂貴的超音速等離子噴涂設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)方案是取代處于室溫下的送粉、絲器，代之以加熱塊狀涂層材料散料的坩堝，待噴涂的涂層材料散料，無需粉末或絲材，在其中加熱到熔化，然后勻速送入噴槍槍管內(nèi)或槍口外，再由高速高溫氣流將該涂層材料的液滴粉碎、霧化，加速并高速噴涂到離槍口一定距離處的基體材料上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，省略了復(fù)雜的高成本的制粉或制絲工藝，從而大大降低HVOF工藝的生產(chǎn)成本，技術(shù)方案簡(jiǎn)單、有效。使用時(shí)只需將所需噴涂的材料，不限于粉末或絲材的涂層材料放入坩堝中加熱至熔化即可。這樣，既繼承了超音速火焰噴涂工藝涂層結(jié)合強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其燃燒火焰溫度不足的缺點(diǎn)，可以噴涂各種涂層材料，無論塊狀散料，粉末或絲材，也無論是金屬材料，還是高熔點(diǎn)的陶瓷材料，從而大大擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，可以在很大程度上取代超音速等離子噴涂設(shè)備，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為槍內(nèi)送料的噴槍主體示意圖。
圖2為槍外送料示意圖。
參照?qǐng)D1，燃料和高壓氧氣分別從孔2和孔4進(jìn)入燃燒室5，在其中混合，并由火花塞3點(diǎn)火燃燒，燃?xì)獯┻^拉瓦爾噴管的喉部6、槍管7，從槍管的出口截面9噴出，形成若干個(gè)激波環(huán)10。待噴涂的涂層材料散料22在坩堝21中加熱至熔化，溫度由溫度控制器23控制。熔化了的涂層材料的液滴由坩堝出料口24被定量送至槍管上的送料口12，該涂層材料的液滴25進(jìn)入焰流中，被高溫高速燃?xì)夥鬯?，霧化并被加速從槍管口9高速噴出，打在離噴槍出口9一定距離的基體材料上。為了防止涂層材料的氧化，待噴涂的形態(tài)，不限于粉末或絲的涂層材料22在處于真空或隋性氣體保護(hù)下的坩堝21中被加熱至熔化，加熱溫度根據(jù)該涂層材料22的熔點(diǎn)確定，并由溫度控制器23進(jìn)行控制，該坩堝可以由電或其他方式加熱。由于該涂層材料22已經(jīng)被熔化，在槍管內(nèi)或外部加速運(yùn)行中只需保持這熔化或熔融狀態(tài)即可，所以焰流只需具有不太高的溫度，或者噴槍出口9離基體材料的距離可以更遠(yuǎn)些。
由于燃?xì)鉁囟群腿刍说耐繉硬牧?2的溫度均很高，所以必須由冷卻水從入口1進(jìn)入噴槍的冷卻通道8對(duì)噴槍進(jìn)行冷卻，然后冷卻水從口11流出并循環(huán)使用。
參照?qǐng)D2，涂層材料22在真空或隋性氣體保護(hù)下的坩堝21中加熱，可以用電加熱或其它加熱器加熱，由溫度控制器23進(jìn)行控溫，加熱到其中的涂層材料22熔化。熔化了的涂層材料22從坩堝出口24勻速流到處于槍口外的送料口12，該涂層材料的液滴25進(jìn)入高速焰流中，被粉碎、霧化并被加速噴涂到離噴槍出口9一定距離的基體材料上，形成致密的涂層。
盡管上述實(shí)施例中說明的是本發(fā)明在超音速火焰噴涂中的應(yīng)用，但是應(yīng)當(dāng)理解為本發(fā)明對(duì)于一切火焰噴涂都是適用的。例如在壓集機(jī)葉片表面噴涂高溫陶瓷材料Y-Zro2，在普通的HVOF噴涂工藝中，即使是燃燒溫度達(dá)3500K也是不可能的，但現(xiàn)在只需將Y-Zro2裝于坩堝中在2850℃以上進(jìn)行熔化，然后在垂直于噴槍槍筒軸線，而且離出口平面10毫米處，使熔滴滴下，在燃燒溫度2000K情況下，也可達(dá)到很好的噴涂效果。
權(quán)利要求
1.一種超音速火焰熔滴噴涂方法，其特征在于塊狀的涂層材料散料，無需粉末或絲材，預(yù)先在坩堝中加熱熔化，然后將所述熔化了的涂層材料的液滴勻速滴入HVOF噴槍槍管內(nèi)，或滴到噴槍出口外，該液滴被前方來的高溫高速燃?xì)獾难媪鞣鬯?、霧化并加速噴涂到基體材料上，形成結(jié)合強(qiáng)度更高的致密涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速火焰熔滴噴涂方法，其特征在于坩堝內(nèi)的溫度由溫度控制器控制，所述的溫度值由所需涂層材料的熔點(diǎn)來決定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速火焰熔滴噴涂方法，其特征在于坩堝可以用電弧來加熱，也可以由其他方法來加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速火焰熔滴噴涂方法，坩堝加熱涂層材料要在真空或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。
全文摘要
一種超音速火焰熔滴噴涂方法,將塊狀的涂層材料散料,無需粉末或絲材,預(yù)先在坩堝中加熱熔化,然后將所述熔化了的涂層材料的液滴勻速滴入HVOF噴槍槍管內(nèi),或滴到噴槍出口外,該液滴被前方來的高溫高速燃?xì)獾难媪鞣鬯?、霧化并加速噴涂到基體材料上,形成結(jié)合強(qiáng)度更高的致密涂層。該方法可使生產(chǎn)成本大大降低。
文檔編號(hào)B05C5/04GK1278461SQ0011077
公開日2001年1月3日 申請(qǐng)日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月10日
發(fā)明者申振華 申請(qǐng)人:沈陽航空工業(yè)學(xué)院