一种Al |
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| 申请号 | CN201511020213.1 | 申请日 | 2015-12-29 | 公开(公告)号 | CN106937471A | 公开(公告)日 | 2017-07-07 |
| 申请人 | 核工业西南物理研究院; | 发明人 | 江嘉铭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 喷涂 工艺领域，具体涉及一种Al2O3等离子电化学 喷枪 及喷涂工艺制造方法。一种Al2O3等离子电化学喷枪，包括输送端4，输送端4中有送料管1、惰性气体输送管2，输送端4右侧与反应腔5连接，钨 电极 3位于反应腔5的内部左侧，反应腔5内部安装电源正极6， 喷嘴 8位于反应腔5的右端，电源负极7位于待喷涂的板上。反应腔5的外表面安装调位线圈8。反应腔5的电源正极6 位置 上，安装有混合输送管9。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种Al2O3等离子电化学喷枪，其特征在于：包括输送端(4)，输送端(4)中有送料管(1)、惰性气体输送管(2)，输送端(4)右侧与反应腔(5)连接，钨电极(3)位于反应腔(5)的内部左侧，反应腔(5)内部安装电源正极(6)，喷嘴(8)位于反应腔(5)的右端，电源负极(7)位于待喷涂的板上，反应腔(5)的外表面安装调位线圈(8)，反应腔(5)的电源正极(6)位置上，安装有混合输送管(9)。 |
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| 说明书全文 | 一种Al2O3等离子电化学喷枪及喷涂工艺制造方法技术领域[0001] 本发明属于喷涂工艺领域，具体涉及一种Al2O3等离子电化学喷枪及喷涂工艺制造方法。 背景技术[0002] 托卡马克真空室内部件直接承受等离子体热冲击、动能冲击、极高的中子辐照强度、各种复杂射线和强磁场，内部件的外表面上的温度高达500℃～1000℃，真空室内部件上的HALO电流易与等离子体之间进行耦合，这会在真空室内部件的壁面上产生杂散磁场，抑制等离子体的输运，破坏了等离子体的正常平衡位形，同时，真空室内部件还直接面向氘、氚腐蚀性气体，一旦真空室内部件的结构或者材料出现损伤或更换，由于在真空室内的工作条件和坏境使得内部件很难被修复，所以材料的选择至关重要。如托卡马克第一壁材料、离子天线材料、锂钎液态TBM涂覆材料和偏滤器材料等。 [0003] 氧化铝(Al2O3)主要被用于屏蔽模块、限制器板的绝缘阻氚防氚的涂层材料；同时，Al2O3也被于氦冷准静态液态锂铅包层的绝缘阻氚防氚材料，主要提供耐中子辐照、防腐、防氚、低电导率、耐高温的陶瓷绝缘层，弥补其它绝缘材料易活化、易熔化、易老化、易脱落和易腐蚀的缺点。因为氧化铝(Al2O3)涂层在强辐照环境里具有良好的绝缘性能、机械性能、隔热保温性能、耐腐蚀性能、耐中子辐照性能、抗老化性能和低活化性能，不仅提供主动电绝缘、耐高温、耐腐蚀、低氚渗透率、低吸附力、低出气率和阻氚防氚，而且还满足结构的功能、保持真空室的干净纯洁，氧化铝(Al2O3)的涂层材料在托卡马克应用非常广泛。 [0004] 在腐蚀性强、侵略性强的真空室内部件外表面上喷涂陶瓷材料，不仅耐磨、耐高温、抗中子辐照，而且这种复合涂层对疲劳强度会起到很好的削弱作用，Al2O3涂层材料具有很低的出气率、很好的真空性能，在托卡马克真空室内表面溅射一层Al2O3陶瓷涂层，能很好地防止真空室漏电、漏水、漏气，能够协助托卡马克装置持续保持10-5bar的真空度，维持真空室纯洁度，涂到真空室内的水冷管外壁面，阻氚渗透进入不锈钢管的冷却水中，污染环境；减少了等离子体放电期间的辉光清洗次数，增加了真空室的弹性刚度、电阻率、耐腐蚀和耐高温，降低了真空室焊缝温度过高出现软化的危险，也可以在真空室内部件的支撑接触表面溅射一层Al2O3陶瓷涂层，解决块状Al2O3做绝缘部件非常占据空间的问题，而且加工非标准陶瓷件的成本非常昂贵，Al2O3陶瓷块容易破碎，影响其结构功能，利用喷涂技术，使Al2O3着附在结构功能金属板上,可以大大节约真空室内的宝贵空间，增强绝缘部件的布置的灵活性，减少附加的支撑系统，降低真空室内部件的设计难度。而且Al2O3能与SiC、AlN复合成一种更稳定的陶瓷涂层，能够承受更高的温度和具有更好的热力性能。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提出一种Al2O3等离子电化学喷枪及喷涂工艺制造方法，防止真空室漏电、漏水、漏气。 [0006] 本发明的技术方案如下：一种Al2O3等离子电化学喷枪，其特征在于：包括输送端，输送端中有送料管、惰性气体输送管，输送端右侧与反应腔连接，钨电极位于反应腔的内部左侧，反应腔内部安装电源正极，喷嘴位于反应腔的右端，电源负极位于待喷涂的板上，反应腔的外表面安装调位线圈，反应腔的电源正极位置上，安装有混合输送管。 [0007] 一种Al2O3等离子电化学喷涂工艺制造方法，包括以下步骤： [0008] 步骤一：AlCl3溶液输送至送料管； [0009] 步骤二：反应腔的钨电极、电源正极和电源负极，电源的钨电极由20V～200VAC变化，根据钨电极和电源正极的距离及惰性气体的击穿特性，钨电极启动电压，由1000V～1500V可选择性地AC变化；电源正极的运行电压由5V～150V AC变化，电源正极的启动电压根据电源正极与电源负极的距离和喷嘴的惰性气体温度由200V～1000V可选择性地AC变化； [0010] 步骤三：惰性气体输送管输入进氩气，形成惰性气体流，使得氩气在钨电极、电源正极和电源负极之间形成稳定的定向气体流场，然后根据钨电极和电源正极之间距离，依次启动电源正极、电源钨电极，点燃击穿惰性气体流； [0011] 步骤四：在电源正极附近，由混合输送管输送NH3·H2O和TiO2，使得Al2O3能够在反应腔制备，AlCl3不断地被吸进反应腔，使得Al3+和Cl-在钨电极附近被电离，产生Cl2和Al3+，3+ 3+ 在Al 到达钨电极的位置之前，Al 会被电场加速至电源正极，与NH4·H2O、TiO2发生反应，生成Al2TiO5和Al2O3复合陶瓷涂料； [0012] 步骤五：生成的Al2O3复合陶瓷涂料由喷嘴喷出至电源负极，着附在待喷涂板，形成Al2O3复合陶瓷涂层，Al2O3复合陶瓷涂层含有Fe-Cl-Al-Ti离子共价键和原子晶体共价键。 [0013] 所述步骤一至步骤五的全部过程均在电子监控下完成。 [0014] 所述步骤一中，溶液流速为0.01L/s～500L/s。 [0015] 本发明的显著效果在于：利用喷涂技术，使Al2O3着附在结构功能金属板上,可以大大节约真空室内的宝贵空间，增强绝缘部件的布置的灵活性，减少附加的支撑系统，降低真空室内部件的设计难度。而且Al2O3能与SiC、AlN复合成一种更稳定的陶瓷涂层，能够承受更高的温度和具有更好的热力性能。附图说明 [0016] 图1为本发明所述的Al2O3等离子电化学喷枪示意图 [0017] 图中：1送料管、2惰性气体输送管、钨电极3、输送端4、反应腔5、电源正极6，电源负极7、喷嘴8、混合输送管9 具体实施方式[0018] 一种Al2O3等离子电化学喷枪，包括输送端4，输送端4中有送料管1、惰性气体输送管2，输送端4右侧与反应腔5连接，钨电极3位于反应腔5的内部左侧，反应腔5内部安装电源正极6，喷嘴8位于反应腔5的右端，电源负极7位于待喷涂的板上。反应腔5的外表面安装调位线圈8。反应腔5的电源正极6位置上，安装有混合输送管9。 [0019] 一种Al2O3等离子电化学喷涂工艺制造方法：包括以下步骤： [0020] 步骤一：AlCl3溶液输送至送料管1，溶液流速为0.01L/s～500L/s。 [0021] 步骤二：反应腔5的钨电极3、电源正极6和电源负极7，电源的钨电极3由20V～200V AC变化，根据钨电极3和电源正极6的距离及惰性气体的击穿特性，钨电极3启动电压，由1000V～1500V可选择性地AC变化；电源正极6的运行电压由5V～150V AC变化，电源正极6的启动电压根据电源正极6与电源负极7的距离和喷嘴8的惰性气体温度由200V～1000V可选择性地AC变化。 [0022] 步骤三：惰性气体输送管2输入进氩气，形成惰性气体流，使得氩气在钨电极3、电源正极6和电源负极7之间形成稳定的定向气体流场，然后根据钨电极3和电源正极6之间距离，依次启动电源正极6、电源钨电极3，点燃击穿惰性气体流。 [0023] 步骤四：在电源正极6附近，由混合输送管9输送NH3·H2O和TiO2，使得Al2O3能够在反应腔5制备，AlCl3不断地被吸进反应腔5，使得Al3+和Cl-在钨电极3附近被电离，产生Cl2和Al3+，在Al3+到达钨电极3的位置之前，Al3+会被电场加速至电源正极6，与NH4·H2O、TiO2发生反应，生成Al2TiO5和Al2O3复合陶瓷涂料。 [0024] 步骤五：生成的Al2O3复合陶瓷涂料由喷嘴8喷出至电源负极7，着附在待喷涂板，形成Al2O3复合陶瓷涂层，Al2O3复合陶瓷涂层含有Fe-Cl-Al-Ti离子共价键和原子晶体共价键。 [0025] 步骤一至步骤五的全部过程均在电子监控下完成。 |
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