改进的冷气动力喷涂法
专利汇可以提供改进的冷气动力喷涂法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种改进的使用载气和细小直径颗粒的冷 气动 力 喷涂 法,将用过的含颗粒的载气送入陶瓷滤器组件,分离出颗粒,分析不含颗粒的载气,将其返回到喷涂过程或其它气体提纯系统。，下面是改进的冷气动力喷涂法专利的具体信息内容。
1．一种改进的冷气动力喷涂法，该方法包括将含细小直径颗粒的载气喷射到在喷涂室的一基材上，对所述基材进行涂覆，其改进包括下列步骤：从所述室除去含颗粒的载气；将所述气体送入陶瓷滤器，使所述气体和所述颗粒分离；从所述陶瓷滤器分别除去不含颗粒的载气和所述的颗粒；分析所述不含颗粒的载气的纯度；将所述不含颗粒的载气送入多阀设备。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于将所述颗粒返回到所述喷涂室。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述不含颗粒的载气中含有氧、氮和水分。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于所述多阀设备是根据所述不含颗粒的载气的纯度进行操作。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于所述不含颗粒的载气从所述多阀设备送入所述喷涂室。
6．如权利要求4所述的方法，其特征在于所述不含颗粒的载气从所述多阀设备送入提纯装置。
7．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法包括操纵所述多阀设备，从所述经提纯的载气排放其它气体。
8．如权利要求6所述的方法，其特征在于将所述经提纯的不含颗粒的载气返回到所述喷涂室。
9．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述陶瓷滤器是一种整体陶瓷微孔膜组件。
10．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述载气选自氦、氮、氩、氢、氧、水蒸气、空气或它们的混合物。
改进的冷气动力喷涂法
本发明提供对冷气动力喷涂法的改进，是喷涂法中使用后的废载气进行提纯。更具体而言，本发明是使用陶瓷滤器对冷气动力喷涂法中的用后载气进行提纯并循环返回之。
可采用多种方法涂覆金属表面。这些方法随涂料种类和其涂覆目的是用于装饰还是用于提供耐蚀性能而不同。一种方法是冷体动力喷涂，是向需涂覆的基材上高速喷射细粉。撞击时，通常是金属的细小颗粒在基材上塑性变形，形成金属键。这是一种“无热”法，不同于一些竞争性的方法如热喷涂、等离子体喷涂和电镀，这些方法都需要热量和/或危险的化学品，因此限制了应用。
原则上，冷气动态喷涂法依据的是动能金属喷涂(KEM)的原理，使用颗粒直径为1-55微米的粉末。这种方法与使用直径为50-200微米颗粒的其它热法不同。较大的颗粒会从基材上弹出，而不是塑性变形形成金属键。
通常使用氦气作为负载颗粒的介质，因为氦气具有高的声速，能达到形成金属键所需的颗粒速度。这种方法一般在150-300psig下操作，并可高达500psig。当颗粒粒度为1-50微米时，氦气流量在150-200Scfm范围，粉末流量为5-15kg/hr。固体最大流量不能超过氦气流量的20％。这样就产生约25-40％的沉积效率，沉积效率为沉积量与送入该系统粉末量之比。
这种方法在离开温度为100-400℃之间的喷涂室时，产生不纯的氦气流。这种氦气一般送入涤气器，然后排放到大气中。然而，本发明人发现一个方法，使用过的氦气经过洁净，返回用于喷涂室。这样可提高效率，并由于降低该方法中使用的氦气量而节约成本。
本发明提供一种改进的冷气动态喷涂法，其改进包括将使用后含有颗粒的载气送入一高温陶瓷滤器。陶瓷滤器将废载气和颗粒分离，用气体分析仪测定载气的纯度。如果载气满足纯度要求，将其循环返回到粉末储器混合设备，不需进一步处理，就可以送入喷涂室。
如果载气纯度对喷涂尚不够，有一多阀设备使载气通过一个热交换器，然后到一气体提纯装置如压力回转吸附系统或膜系统，将载气与氧、氮、水分和其它惰性气体分开。
本发明提供一种改进的冷气动力喷涂法，包括将含细小直径颗粒的载气喷射到在喷雾室中的基材上，对该基材进行喷涂，其改进包括从喷涂室除去含颗粒的载气；使该载气通入一个陶瓷滤器；从陶瓷滤器分别排出不含颗粒的载气和颗粒；分析不含颗粒载气的纯度，然后将该气体送入多阀设备。
在气体分析仪中分析不含颗粒的载气，然后将其送到多阀设备。根据气体的纯度，可返回到喷涂室再次使用，或送入气体提纯装置。可以操纵多阀设备，使惰性气体从其排入大气，而载气送入喷涂室或气体提纯装置。
现参见附图，图1是气体动力喷涂法和载气回收操作10的示意图。该方法从粉末储器/进料器/混合室20开始，在此粉末和气体混合在一起。代表性的金属粉末包括铝、锌、铜、镍、钛、铁、钒和钴。将粉末气体混合物通过喷嘴21送入到喷涂室25施加到基材(图1中未示出)中。含未沉积颗粒的废气通过管道26从该室排出。一般，进入该室的气体流量为1500-200Scfm，其中颗粒量为5-15kg/hr。该过程在150-300psig下操作。离开喷涂室的气体温度为100-400℃。
为本发明目的，载气可包括氦、氮、氩、氢、氧、水蒸气、空气和它们的混合物。较好的是氦。
管道26将废气/颗粒混合物输送到高温陶瓷滤器30中。高温陶瓷滤器是一种整体陶瓷微孔膜组件如Ceramem Corporation of Waltham,MA销售的那种。这种膜组件可通过在大直径陶瓷整块载体上涂布一层或多层膜制得。这些膜涂层有约50至1.3微米的孔径，用于微过滤和超滤。
由Corning Inc.制造各种构型的整块载体。各整块载体含有许多通道，它们从内端面延伸到外端面。通道的截面可以是圆形、正方形或三角形，通道密度为25-400个/英寸2。这种蜂窝载体的孔隙度约为30-50％，其平均孔径范围4-50微米，有较宽的孔径分布。这种陶瓷膜能承受高达1000℃的操作温度和在适当设计的压力容器中承受超过300psig的压力。
应用于本发明，为气体过滤目的，这种膜组件可作为闭端的滤器进行操作。具体是用高温无机胶结材料，堵塞在陶瓷块的上端面某些通道，来改进陶瓷块结构。在陶瓷块上端面敞开的通道，在其下端面被堵塞。含有颗粒的气体局限于通过多孔通道壁，在陶瓷块的通道壁上和通道壁内过滤。
操作中，含颗粒气体流入涂覆了膜的通道。在膜表面收集颗粒，过滤后的气体经下端通道从该组件排出。以合适的间隔，通过反冲操作清洁该滤器，排出收集的颗粒。由于陶瓷滤器需要“反冲”来清除这些孔，可使用多个滤器，为的是进行连续操作，一个或多个滤器处于使用中，而其余的滤器处于“反冲”再生。本发明的实施中，某些量经提纯的气体离开气体提纯装置后，可用于冲扫陶瓷滤器。
从气体除去的颗粒位于陶瓷膜底部，在该处有个颗粒进料器32如螺杆机构或挤出装置，通过管道32将颗粒返回在喷涂操作中再使用。清除去颗粒的载气离开陶瓷膜，通过管道33至气体分析仪35。
载气经管道36离开气体分析仪至多阀设备40。对本发明目的，“多阀设备”指的是包括多通道阀和多阀。如果气体分析仪测定该气体具备足够的纯度，操纵多阀设备使气体通过管道56排放到阀57，进入管道58，气体被返回到混合室20，再次用于冷气动力喷涂过程。
任何惰性气体都可以经管道41通过多阀设备放空。如果载气仍含有杂质，气态的杂质或颗粒，它将经管道42离开多阀设备，通过热交换器，冷却下来。冷却后的气体经管道46从热交换器通到气体提纯装置50。
当至少一种气态杂质是空气时，较好的气体提纯法是使用氮选择性和氧选择性的吸附剂的压力回转吸附(PSA)。常用的吸附剂是沸石分子筛，包括例如13X、CaX、4A、5A等。压力回转吸附过程的一个循环包括吸附步骤、均衡-减压步骤、反流减压步骤、均衡-减压步骤和重新加压步骤。
进行压力回转吸附时，宜在包括两个或更多个平行操作和异相操作的吸附容器的吸附系统中进行。当送入吸附系统的进气包括来自两个或多个喷涂室的气流时，这种装置特别有用。
本发明另一个实施方案中，两个或更多个喷涂室以间歇方式异相操作，从而对吸附系统产生不同流量的进气。这一实施方案中，当以较小流量产生进气时吸附步骤时间宜延长，而当以较大流量产生进气时宜减小。根据出PSA系统的未吸附气体产物的纯度变化，宜对吸附步骤的时间进行调节。
另一个较好的实施方案中，是在包括四个90℃异相操作的吸附容器的吸附系统中进行气体提纯。这个方案中，当一个容器处于吸附步骤，一个容器处于均衡-减压步骤，一个容器处于均衡加压步骤，还有一个容器处于重新加压步骤，此时宜延长吸附步骤的时间。重新加压步骤包括以该方法吸附步骤产生的产物气流、进气气流或它们的组合对该容器进行重新加压。
通过本发明方法可从载气除去的气体即N2、O2和水汽通过管道51从气体提纯装置排出到放气口。经提纯的气体离开提纯装置经管道54到阀52，通过管道53返回到陶瓷块，对其进行反冲洁净，或通过管道55到阀57。也可以在阀57之前的管道55上安装一个加热装置(未示出)，在气体通过管道58返回气体混合装置20之前，对其进行适当加热。
已经根据具体的一些实施方案描述了本发明，对于本领域的技术人员，本发明的许多其它形式和修改是显而易见的。权利要求书和本发明一般应覆盖在本发明精神和范围之内的所有这些形式和修改。
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