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等离子体喷涂设备

阅读:858发布:2020-05-11

专利汇可以提供等离子体喷涂设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于 喷涂 粉末材料的 等离子体 喷涂设备,包括:形成具有入口端(3)和出口端(4)的等离子体通道(2)的 电极 (1);和用于将所述粉末材料提供给所述等离子体通道(2)的第一粉末供应部件(5)。从等离子体通道(2)的等离子体流的方向看,所述第一粉末供应部件(5)设置在位于所述第一粉末供应部件(5)上游的所述电极(1)的第一段(6)和位于所述第一粉末供应部件(5)下游的所述电极(1)的第二段(7)之间。,下面是等离子体喷涂设备专利的具体信息内容。

1.一种用于喷涂粉末材料的等离子体喷涂设备,包括:形成具 有入口端(3)和出口端(4)的等离子体通道(2)的电极(1);和 用于将所述粉末材料提供给所述等离子体通道(2)的第一粉末供应部 件(5),其中,从等离子体通道(2)的等离子体流的方向看,所述 第一粉末供应部件(5)设置在位于所述第一粉末供应部件(5)上游 的所述电极(1)的第一段(6)和位于所述第一粉末供应部件(5)下 游的所述电极(1)的第二段(7)之间,其特征在于,第二段(7)中 的等离子体通道(2)的直径大于位于所述第二段(7)上游的第一段 (6)中的等离子体通道(2)的直径。
2.根据权利要求1的等离子体喷涂设备,其中,下列参数中的 至少一个在所述第一和第二段(6,7)之间是不同的:段的长度、段 中的电极数目以及段中的等离子体通道(2)的几何结构。
3.根据权利要求1的等离子体喷涂设备,其中,第二粉末供应 部件(9)设置在电极(1)的第三段(8)和第二段(7)之间。
4.根据权利要求3的等离子体喷涂设备,其中,提供多个粉末 供应部件,每个所述粉末供应部件设置在位于所述粉末供应部件上游 的电极段和位于所述粉末供应部件下游的电极段之间。
5.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中,至少一个 段中的电极数目至少为2个。
6.根据权利要求5的等离子体喷涂设备,其中,最接近等离子 体通道(2)的所述入口端(3)的第一段(6)中的电极数目至少为2 个。
7.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中,所述粉末 供应部件(5,9)形成一个空间(10),用于以一个相对于等离子体 通道(2)的中心轴度提供粉末。
8.根据权利要求7的等离子体喷涂设备,其中,在所述粉末供 应部件(5,9)的最接近上游电极(1)上形成突出部分(11),以及 在所述粉末供应部件(5,9)的最接近下游电极(1)中形成凹进部分 (12),所述突出部分(11)部分地插入凹进部分(12)中,但与凹 进部分(12)有这样的距离,使得在所述突出部分(11)和凹进部分 (12)之间形成所述空间(10)。
9.根据权利要求8的等离子体喷涂设备,其中,所述突出部分 (11)是圆锥形的,并与等离子体通道(2)的中心轴构成一角度(α)。
10.根据权利要求9的等离子体喷涂设备,其中,所述角度(α) 为15°-25°。
11.根据权利要求9的等离子体喷涂设备,其中,所述凹进部分 (12)是圆锥形的,并与等离子体通道(2)的中心轴构成一角度(β)。
12.根据权利要求11的等离子体喷涂设备,其中,所述角度(β) 为17°-30°。
13.根据权利要求11的等离子体喷涂设备,其中,所述凹进部 分(12)的角度和所述突出部分(11)的角度之间的差(β-α)为1.5° 到5°。
14.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中,所述粉末 供应部件(5,9)包括以一个角度朝向等离子体通道(2)的中心轴的 开口(13),以获得切向粉末供应。
15.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中,至少一个 段中的等离子体通道(2)的直径大于位于所述段上游的段中的等离子 体通道(2)的直径。
16.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中,电极(1) 的长度随它们距离等离子体通道(2)的入口端(3)的距离而增加。
17.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中,至少在一 个段中,最上游电极的长度等于该段中所述最上游电极中的等离子体 通道(2)的直径。
18.根据权利要求17的等离子体喷涂设备,其中,在一个段中, 位于所述最上游电极下游的所述段中的电极(1)的长度被计算为:
Ln=n×dchannel
其中,ln为电极n的长度,n为一段中的电极的序数,以及 dchannel是所述电极n中的等离子体通道的直径。
19.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中,至少在一 个段中,等离子体通道(2)的直径在该段内变化。
20.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,还包括阴极(14) 和距离阴极(14)一定距离并与其同轴设置的阳极(15),在所述设 备的使用过程中在该阴极和阳极之间产生电弧,在该电弧中导入气体 以形成等离子体,所述电极(1)设置在所述阴极(14)和阳极(15) 之间形成所述等离子体通道(2)。
21.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中所述电极(1) 为环形。
22.根据权利要求1或3的等离子体喷涂设备,其中所述电极(1) 同轴设置。
23.一种通过使用等离子体喷涂设备而等离子体喷涂粉末材料的 方法,该等离子体喷涂设备包括电极(1),形成具有入口端(3)和 出口端(4)的等离子体通道(2),其特征在于,所述方法包括下列 步骤:
在位于所述电极(1)的第一段(6)和第二段(7)之间的至少 一个供应点中将粉末材料提供给等离子体喷涂设备,第一段(6)和第 二段(7)分别位于所述供应点的上游和下游;以及
将第二段(7)中的等离子体通道(2)的直径调整为大于位于所 述第二段(7)上游的第一段(6)中的等离子体通道(2)的直径。
24.根据权利要求23的等离子体喷涂粉末材料的方法,其中, 至少在一个段中,将最上游电极的长度调整为等于该段中最上游电极 中的等离子体通道(2)的直径。
25.根据权利要求23的等离子体喷涂粉末材料的方法,其中, 位于所述供应点下游的第二段(7)被用于控制粉末材料的加热。
26.根据权利要求23的等离子体喷涂粉末材料的方法,其中, 下列参数中的至少一个在分别位于上游和下游的第一和第二段(6,7) 之间是不同的:段的长度、段中的电极(1)的数目以及段中的等离子 体通道(2)的几何结构。
27.根据权利要求23-26中的任何一个的等离子体喷涂粉末材料 的方法,其中,在位于所述电极(1)的第一和第二段(6,7)以及第 二和第三段(7,8)之间的至少两个供应点提供粉末材料,第一和第 二段(6,7)以及第二和第三段(7,8)分别位于各个供应点的上游 和下游。
28.根据权利要求1-22中的任何一个的设备在焚烧粉末材料中 的应用。
29.根据权利要求23-27中的任何一个的方法在焚烧粉末材料中 的应用。
30.如权利要求29所述的根据权利要求23-27中的任何一个的 方法在焚烧粉末材料中的应用,其中,提供附加粉末材料用于中和或 转化要焚烧的粉末材料。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用于喷涂粉末材料的等离子体喷涂设备,包括形 成具有入口端和出口端的等离子体通道的电极,和用于将粉末材料提 供给所述等离子体通道的部件。本发明进一步涉及一种等离子体喷涂 方法。最后,本发明还涉及使用等离子体喷涂设备来焚化粉末材料。

背景技术

等离子体喷涂设备或等离子管用于粉末材料的低功率热喷涂,例 如与不同类的表面涂层有关。这种设备通常包括阴极阳极和在其间 形成的等离子体通道。在该设备的使用过程中,在等离子体通道中在 阳极和阴极之间产生电弧,然后气体被导入等离子体通道中用于形成 等离子体。这样等离子体流通过等离子体通道从与阴极相邻的入口端 流到与阳极相邻的出口端。同时,粉末材料被提供给等离子体流用于 其喷涂。
今天,两种方法之一被用于提供粉末。
根据第一种方法,粉末被导入与阳极相邻的等离子体通道的出口 区。这种方法的一个优点是,当提供粉末时,等离子体流被完全产生 并具有某种确定的特性(温度、速度、截面积、能量等)。这些特性 依赖于等离子体通道的几何形状、使用的等离子体生成气体和提供的 能量的量等。在阳极提供粉末的另一个优点在于等离子体流的加热不 会受到粉末材料的特性的影响。
与粉末供应的这种方案有关,通常垂直地将粉末提供给等离子体 流。粉末颗粒从阳极区向将涂覆的表面流出的路径因此将极大地依赖 于颗粒的尺寸和重量。较大和较重的颗粒直接进入等离子体流的高温 区,而较轻的颗粒首先仅到达位于距离阳极相对较远的较冷区中的等 离子体流的中部。这意味着,存在部分粉末颗粒不够热的危险,此外, 存在部分粉末颗粒击不中目标,即例如将用粉末材料涂覆的物体的危 险。
大部分粉末材料被浪费是不利的,导致差的材料节约。换言之, 仅使用提供的粉末的一小部分产生粉末喷涂层。当使用昂贵的涂覆材 料时这尤其烦人。通过使用更均匀的粉末可以在一定程度上解决该问 题。然而,与这些粉末相关的缺点在于,它们难于制造并因此相对昂 贵。
为了避免与等离子体通道的出口区处的垂直粉末提供相关的问 题,试图提供用于平粉末提供的供应管,该管被直接安排在等离子 体流中。然而,这里一个缺点是产生与等离子体流的加热有关的问题, 并且等离子体流特性被极大地干扰。
通常与在等离子体通道的出口处的阳极区导入粉末材料相关的 另一个缺点是,需要大量的能量来维持等离子体流的高温和比功率(每 单位体积的功率),以便获得均匀涂覆。相信这是因为在提供粉末的 等离子体喷涂设备的出口处的等离子体流具有实质上抛物线的温度和 速度分布。因此,等离子体流的温度和速度梯度以及热含量与等离子 体流的直径成反比。为了增加喷涂层的均匀性,因此需要增加等离子 体流的直径,这需要很多能量。
US-A-3,145,287和US-A-4,445,021公开了等离子体喷涂设备,其 中粉末材料被导入等离子体通道的出口处的阳极区。
根据第二种公知方法,在等离子体通道的入口处在阴极提供粉 末。在这种情况下,粉末与等离子体生成气体同时被电弧加热。阴极 区被认为是冷区,允许粉末被导入到等离子体流的中部。
当在预定的放电电流产生电弧的等离子体通道中的阴极区提供 气体时,小部分气体将流入到温度很高的通道中部,而剩余部分气体 将沿通道壁流动,在通道壁和电弧之间形成冷空气层。通过使用这种 气体分布,在入口处提供的粉末仅有一小部分将流入电弧,而粉末的 大部分将在与通道壁相邻的冷层中流动。这导致粉末被不均匀地加热, 并且处理难于控制。此外,通道和阳极有被粉末阻塞的危险,这对于 稳定的等离子体流所需的条件有不利影响。
通过增加气体和粉末流来试图增加至通道中部的物质传送是不 实际的选择。其原因是,如果气体和粉末增加而电流保持恒定,则电 弧的直径将减小,这将加重粉末材料累积在沿通道壁的冷区域中的问 题。同时,实际上在加热区中终止的粉末颗粒保留在该区中的时间减 少,因为它们的速度增加了。这进一步降低了处理的质量。因此,如 果电流保持恒定,则不能增加热区中的材料量。而增加电流意味着对 设计和处理等离子体喷涂设备不利。
US-A-5,225,652、US-A-5,332,885和US-A-5,406,046公开了在阴 极提供粉末的等离子体喷涂设备。
当分析等离子体喷涂处理时,已发现形成的涂层的特性主要依赖 于喷涂过程中的热条件和粉末的速度。这里术语“热条件”主要表示 材料的热分布和聚合状态。在现有技术等离子体喷涂设备中,如上所 述,难于控制粉末的热条件和速度。

发明内容

本发明的目的在于,提供一种改善的等离子体喷涂设备,用于粉 末材料的低功率喷涂,允许涂层特性的满意控制以及好的均匀性。此 外,本发明将允许具有不同特性的材料和复合物的喷涂。最后,也可 以使用本发明来分解粉末材料。
根据本发明,该目的是通过上述种类的设备来实现的,其中,当 按照从入口到出口的等离子体通道的等离子体流的方向看过去时,粉 末供应部件设置在位于该部件上游的所述电极的第一段和位于该部件 的下游的所述电极的第二段之间。
因此,粉末材料既不在等离子体通道的入口端(阴极端)提供, 也不在出口端(阳极)提供,而是在沿通道的两个段之间的某个地方 提供。由于该设计,可以在粉末被提供给等离子体流的前后均控制等 离子体流的特性,因此可用可获得期望的涂层特性和良好均匀性的方 式来控制粉末颗粒的速度和热度。此外,根据本发明的等离子体设备 允许使用具有相对较小直径的等离子体通道,从而导致低的功耗和低 的工作电流。
位于粉末供应上游的段可以适当地用于产生等离子体流中的最 佳条件,使材料被有效地加热。位于粉末供应的下游的段允许控制粉 末材料的加热和粉末的其它特性,诸如其速度。以此方式,可以获得 等离子体喷涂处理的高效和满意的控制。
最好以这样的方式设计位于粉末供应部件上游的段和位于粉末 供应部件下游的段,使得当使用等离子体喷涂设备时,它们造成等离 子体通道中的不同条件。
第一段(粉末供应的上游)适用于加热等离子体流,并且其特性 是这样:它能够提供跨越通道的截面的粉末的有效和快速加热。最好 该段中所有电极的总长度足以完全加热气体,即,获得期望的温度分 布。由于粉末被充分加热,这大大地减少了附着在通道壁上的粉末的 量。
在第二段(粉末供应的下游)首先提供附加能量以补偿由于粉末 通常与冷的运载气体一起被导入通道中而发生的等离子体的冷却。此 外,在第二段控制能量供应,以获得期望的等离子体流特性,而且使 粉末达到获得要求的喷涂层附着、结构和孔隙率所需的速度和热量 值。
最好可以通过在第一段和第二段不同的至少一个下列参数而使 所述段造成等离子体通道中的不同条件:所述段的长度、所述段中的 电极数目和所述段中等离子体通道的几何形状。
适当地,可以提供多个粉末供应部件,每个所述粉末供应部件设 置在位于该部件的上游的所述电极的段和位于所述部件的下游的所述 电极段之间。当提供多于一种粉末用于喷涂层时这尤其方便。因此, 可以分别提供每个粉末种类而不一定混合不同粉末种类,这保证了不 同的粉末种类之间关于提供的量的期望比例。
一个段中的电极数目可以不少于1。然而,至少一个段中的电极 数目最好为2。由于下列原因这样是有利的:每个段的通道部分中的 放电电流具有相同值。沿等离子体通道的中心轴,电弧中心具有与放 电电流I和等离子体通道的直径d的比率成比例的温度T(T=(I/d))。 因此,为了增加一个段的末端的等离子体流中的温度值同时保持低的 电流值,必须减小等离子体流的横截面以及加热气体的电弧的横截面。 如果电弧的横截面小,则通道中的电场强度具有高的值,并且段的电 压可以大于用于通用类型等离子体生成气体的等离子体的普通电压几 倍。
同时,如果需要加热相对大的气流以便有效加热在该段后导入的 粉末,则通道必须具有相对长的长度。原因在于:为了达到与电弧中 心相同的温度,加热的气流必须沿等离子体通道的中心轴穿过一定长 度的等离子体通道,该长度相应于气体的加热距离。如果气流增加则 气体的加热距离也增加,这意味着该段中的等离子体通道的长度必须 相对长。
所述段中通道的小横截面和大长度的组合导致相对长距离上的 高场强,这意味着可以产生两个短的连续电弧,而非一个长的电弧。 这些短电弧在较低电压发热而不有效地将气体加热到高温。通过将所 述段分为相互电绝缘的至少两个分离的电极而防止将电弧分为更短弧 的问题。电极的数目以及每个电极的长度依赖于期望的气流值和所述 段末端的气流温度。因此,可以利用相对小的等离子体通道直径来形 成等离子体设备,这导致低的功耗和低的工作电流。这允许获得低功 率喷涂。
在某些应用中,最接近等离子体通道的入口端的段中的电极数目 至少为2尤其方便,以便降低电弧被分为两个更短电弧的危险。
为了向等离子体通道提供粉末,粉末供应部件适当地形成与等离 子体通道的中心轴构成小于90°的的空间。可以由所述部件的最接近 上游电极上的突出部分形成所述空间,所述突出部分距离所述部件的 最接近下游电极上的凹进部分一定距离设置。
通过在相对等离子体通道的中心轴小于90°的角度引入粉末,可以 将粉末传送到等离子体的中心,附着在通道壁上的危险较小,
最好所述突出部分是圆锥形的并与等离子体通道的中心轴形成 一个角度(α),该角度(α)适当地在15°-25°的范围内。这样所述凹 进部分适当地为圆锥形并与等离子体通道的中心轴形成一个角度 (β),该角度(β)最好在17°-30°的范围内。在这种连接中,突出部 分以这种方式方便地与凹进部分相距一定距离设置,使突出部分被部 分插入到凹进部分中,从而在突出部分和凹进部分之间形成与等离子 体通道的中心轴成一角度用于导入粉末的空间。如果所述凹进部分的 角度和所述突出部分的角度之间的差(β-α)为1.5°到5°,则所述空间 获得尤其方便的形状。
以此方式,以满意的方式将粉末导入放电通道中,基本上沿其中 心线。
根据使用的粉末的种类,可以通过圆形、环形口、通过孔的系统 或者切向地将粉末导入通道的横截面。切向导入引起发生旋涡,而这 是某些类型的粉末尤其期望的。
适当地,至少一个段中的等离子体通道的直径大于位于该段上游 的段中的等离子体通道的直径。最好连续段的通道直径增加,使得一 个段中的等离子体通道的直径大于位于该段的上游的每段中的等离子 体通道的直径。由于每次提供粉末和气体时通过等离子体通道的流量 增加,这样是有利的。为了防止通道中的速度随增加的流量而增加, 这将会减少等离子体和粉末的加热时间,因此,增加等离子体通道的 直径是方便的。
由于在阴极产生最强的电场强度,而场强随着与等离子体通道的 入口端的距离而减小,电极的长度按照与阴极的距离而适当增加。因 此,最初电极长度最好小,而朝向段的末端电极长度增加。最好至少 在一个段中,最上游电极的长度等于位于最上游的所述电极处的等离 子体通道的直径。适当地,可以通过公式ln=n×dchannel来确定所有 的电极长度,其中,ln是电极n的长度,n是一个段中从等离子体通 道的入口端看过去的电极的序数。Dchannel是电极n的通道直径(l1 是最接近等离子体通道的入口端的电极的长度,其长度等于等离子体 通道的直径,l1=1×dchannel)。
适当地,通过环形电极来形成等离子体通道,该环形电极可以有 利地同轴设置。
本发明还涉及使用等离子体喷涂设备的等离子体喷涂粉末材料 的方法,所述等离子体喷涂设备包括形成具有入口端和出口端的等离 子体通道的电极。在根据本发明的方法中,在位于所述电极的两段之 间的至少一个供应点将粉末材料提供给等离子体喷涂设备,所述段分 别位于所述供应点的上游和下游。
本发明相对于现有技术的优点相应于上述结合设备所描述的优 点。
最好位于所述供应点的上游的段用于造成等离子体流中的必要 条件。此外,位于供应点的下游的段适当地用于控制粉末材料的加热 和粉末的其它特性。
最后,本发明涉及根据本发明的用于焚烧粉末材料的设备的使 用。当焚烧粉末材料时,将该材料提供给该设备,其中使用等离子体 来焚烧粉末材料或将其转化为一种新的物质。这尤其用于焚烧或转化 对环境有害的材料或其它有害材料。
在这种焚烧中,除了将被焚烧的粉末材料,可以方便地提供附加 粉末材料用于将要焚烧的粉末材料的中和或者转化。适当地,通过除 了用于将被焚烧的材料的材料供应部件之外的材料供应部件来提供附 加材料。
根据本发明影响设备的等离子体通道中的特性的良好可能性使 其尤其适合于焚烧各种类型的材料。
附图说明
下面将参考附图通过举例说明本发明的优选实施例的方式详细 描述本发明。
图1是根据本发明具有两个粉末供应部件的等离子体喷涂设备的 第一实施例的截面图。
图2是图1的实施例沿线II-II的截面图。
图3是根据本发明的等离子体喷涂设备的第二实施例的截面图, 其中,每段的通道横截面随着与阴极的距离而增加。
图4a和4b说明了沿图1中的段IV-IV供应部件的两种变形
图5说明了沿图1中的段V-V供应部件的第三种变形。
图6是沿图2中的线VI-VI的横截面图。
图7举例说明了图1的一个部分。

具体实施方式

图1举例说明了根据本发明的等离子体喷涂设备的一个实施例, 包括阴极14,最好由包含镧的钨制成,置于阴极座16中。该阴极座 16具有内部通道17,作为提供等离子体生成气体G的部件并作为阴 极座16的冷却器。该设备还包括多个同轴设置的环形电极1,形成等 离子体通道2。该等离子体通道2从位于其入口端3的阴极14延伸到 位于其出口端4的阳极15。在使用过程中,在设备内的阴极14和阳 极15之间产生电弧,该电弧加热等离子体生成气体以形成等离子体。 阴极座的内部通道17这样通向等离子体通道的入口端3,从该入口端 等离子体将流过该通道至位于相邻阳极15的等离子体通道的出口端 4,在那里被放电。
用于提供第一粉末材料PG1的第一粉末供应部件5设置在位于 第一粉末供应部件5的上游的电极1的第一段6和位于第一粉末供应 部件5的下游的电极1的第二段7之间。此外,用于提供第二粉末材 料PG2的第二粉末供应部件9设置在所述第二段7和位于其下游的电 极1的第三段8之间。
第一段6用于加热通过通道17提供的等离子体生成气体G。基 于气流的期望加热来确定该第一段6中的电极数目,这里,它包括了 3个电极1。
第二段7部分用于在导入第二粉末材料PG2之前以适当的方式 影响等离子体生成气体,部分用于给第一粉末材料PG1适当的特性。 这里第二段7包括三个电极。
最后,第三,在该情况下是最后的第三段8用于给粉末材料PG1 和PG2两者适当的特性,用于从等离子体喷涂设备的阳极15在要涂 覆的表面上进行喷涂。在该情况下,第三段8也包括三个电极。
因此,在该情况下,在每段6、7、8中至少存在两个电极1,减 少了在段中产生双电弧的危险。
分别通过第一和第二供应管18和19,以冷运载气体流的方式分 别通过第一和第二粉末供应部件5和9适当地提供粉末材料PG1和 PG2。最好以下述方式设计第一和第二粉末供应部件5和9,即位于 该第一粉末供应部件5上游的第一段6中的最后最下游电极1具有一 个突出部分11,这里是圆锥形的,并与等离子体通道的中心轴形成一 个角度α(见图7)。位于第一粉末供应部件5下游的第二段7中的第 一、最上游电极1具有一个凹进部分12,这里是圆锥形的并与通道的 中心轴形成一个角度β(见图7)。对于α适当的角度为15°-25°,对于 β适当的角度为17°-30°。这里使用的术语圆锥是广义的,如图1所示, 该形状是截锥形。这种形状便于平均地将粉末提供给等离子体流。突 出部分11部分地插入凹进部分12中,但与凹进部分12有这样的距离, 使得在突出部分11和凹进部分12之间形成粉末供应空间10,该空间 10与等离子体通道2的中心轴形成一个角度。
提供一个膨胀室20,该膨胀室20和与第一粉末供应部件5相关 的空间10相连接,并向其提供粉末材料PG1和其运载气体。通过开 口13(见图4a)将粉末导入等离子体通道中。这里,通过经开口13 提供粉末传送气体获得了粉末在通道中的均匀分布,开口13形成与等 离子体通道2的半径成一角度的槽。这种类型的供应由于其对于通道 的横截面切向地发生,在这里被称为切向供应,并用于当粉末被导入 通道2中时在粉末中产生旋涡。根据第二实施例(图4b),经由小的、 圆环形的开口13’将粉末传送气体提供给等离子体通道2。
相似地,提供一个膨胀室21,与第二粉末供应部件9相关的另一 个空间连接。在这种情况下,通过在一个圆中平均分布的孔13”系统 提供粉末传送气体,这些孔13”沿等离子体通道的半径画出(图5)。
不用说,根据图4a、4b和5所示实施例之一,开口13的形成可 以按照需要而在不同粉末供应部件5、9之间变化。
更具体地,等离子体喷涂设备包括导电圆柱体22,在其上通过导 电垫圈23和螺母24的方式设置阳极15。导电圆柱体22包含介质壳 25。阴极座16和第一段中的第一电极1设置在第二介质壳26中。为 了壳26的防热,使用陶瓷壳27。为了冷却等离子体喷涂设备,导电 圆柱体22具有通道28(见图2),通过该通道将冷却液W提供给阳 极15。在该路径上电极1也被冷却。电极1通过绝缘、水密垫圈29 的方式相互连接。另外,提供阳极密封垫30,其可以是与水密垫圈29 所使用的相同材料。通过密封环31、32和33的方式在移动接触面确 保了水密和气密密封。通过螺钉34和垫圈35的方式获得密封力。螺 钉34还连接到等离子体喷涂设备的电源的正极。电源的负极连接到阴 极座16。通过阴极座16中的通道17提供等离子体生成气体G的主要 部分。通过供应管18、19将粉末和粉末传送气体提供给各个粉末供应 部件5和9。
当使用图1所示的设备的实施例时,首先通过通道17将等离子 体生成气体G导入等离子体喷涂设备至等离子体通道2。同时,通过 冷却通道28提供冷却液W以便确保等离子体喷涂设备的冷却。然后 接通高压触发系统,启动等离子体喷涂设备的等离子体通道2中的放 电处理,并在阴极14和阳极15之间引燃电弧。然后通过供应管18、 19提供传送气体PG1和PG2,接着通过第一和第二粉末供应部件5、 9启动粉末供应。
为了关断设备,首先切断粉末供应。然后切断工作电流,等一段 时间后,停止传送气体和等离子体生成气体的供应,最后切断冷却系 统。
当应用最佳条件时,可以将同一电源用于一组不同的等离子体喷 涂设备,它们用于等离子喷涂多个不同涂层,诸如陶瓷、高熔点的材 料、低熔点的材料、抗磨材料等。如果氩被用作等离子体生成气体, 当等离子体喷涂设备的工作电压为40-80伏时,则电源适于具有10-40 安培的稳定工作电流。等离子体喷涂设备的工作电压依赖于段的数目 及其长度。在1-4l/min的气体消耗和8000-12000℃的加热温度,通道具 有最好1-2毫米的直径。在该温度值第一段末端的等离子体流的效果 由该段的长度确定,为了消除产生双电弧的危险,该段中的电极数目 应当不少于2。
图3示出了根据本发明的等离子体喷涂设备的另一实施例。其与 最初描述的图1的实施例等效的部分被提供相应标号,并且参考第一 实施例的上述描述进行其描述。
图3所示实施例与图1所示实施例的不同在于等离子体通道2的 几何结构。在该情况下,等离子体通道2的直径随每段6、7、8而增 加,即,按照每个连续段具有比前一段更大直径的方式。这种设计减 小了粉末材料附着在等离子体通道内壁上的危险。最好在这里直径根 据上述公式增加。
通常,通道直径极大地影响粉末颗粒的速度。由于形成的涂层的 特性极大地依赖于接触被涂覆表面的速度,可以方便地改变通道直径 以获得期望的效果。极大影响形成的涂层特性的另一参数是粉末的温 度,如上所述,同样可以在根据本发明的设备中适当地调节粉末的温 度。总之,可以通过选择适当的参数而控制这些特性,所述参数诸如 位于粉末供应上游的段和位于粉末供应下游的段的长度和通道直径。
在所附权利要求书限定的本发明的范围内,可以对上述实施例进 行多种修改。如上所述,例如,每段可以包括两个或多于三个电极。 此外,每段中不一定具有相同数目的电极。最后,等离子体通道的几 何结构可以变化。
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