專(zhuān)利名稱(chēng)：用于氣體動(dòng)力施加涂層的裝置和施加涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在表面施加涂層的技術(shù)，尤其涉及使用無(wú)機(jī)粉末氣體 動(dòng)力施加涂層的方法。它可以用于機(jī)械工程的不同分支領(lǐng)域，尤其用 于金屬部件的形狀和尺寸的恢復(fù)，以及用于金屬部件的制造和修理以 提高它們的不滲透性、耐蝕性、耐熱性或其他特性。
背景技術(shù)：
氣體動(dòng)力噴射方法是通過(guò)釆用高速細(xì)固體顆粒射流處理基片來(lái)制 造金屬和金屬-陶瓷混合涂層的有效技術(shù)。在這些方法中，顆粒通過(guò)牽 制效應(yīng)在高速氣流中加速。只使用壓縮氣體、主要是壓縮空氣來(lái)加速 顆粒，不使用任何可燃?xì)怏w。
現(xiàn)有技術(shù)中已知一種用于施加涂層的方法和裝置[1994年授權(quán)的 美國(guó)專(zhuān)利No. 5,302,414。采用該方法，涂層通過(guò)以下步驟施加將金 屬粉末引入壓縮氣流，在超音速?lài)娮?Laval型噴嘴)內(nèi)加速氣體-粉 末混合物，并將加速的粉末顆粒引向基片。加速的顆粒撞擊到基片上， 同時(shí)具有足以粘附到基片表面上的動(dòng)能。涂層采用顆粒尺寸為1至50 微米的粉末顆粒制成。粉末顆粒的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞值臋C(jī)械變形時(shí)，粉 末顆粒在撞擊并粘附在基片上之前既不會(huì)融化也不會(huì)開(kāi)始軟化。
這種方法和裝置的改進(jìn)[2000年授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No. 6，139，913和 2001年授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No. 6,283,386包括正確地選擇氣流橫截面以 允i午通過(guò)顆粒尺寸高達(dá)106孩i米的顆粒形成涂層。
這些方法的主要缺點(diǎn)是，粉末在經(jīng)過(guò)Laval噴嘴喉部之前被注射 到被加熱的壓縮氣流內(nèi)。因?yàn)楸患訜岬闹鳉饬?氣體流)處于高壓下， 粉末的注射需要昂貴且復(fù)雜的高壓粉末輸送(粉末供應(yīng))系統(tǒng)。粉末 顆粒和被加熱的主氣流都必須通過(guò)噴嘴喉部，并且顆粒經(jīng)常粘在噴嘴 擴(kuò)散部和喉部的壁面上，堵塞噴嘴。這需要完全停止系統(tǒng)并清潔噴嘴。
因此，氣體溫度必須足夠低，以便不會(huì)發(fā)生顆粒軟化和粘附在噴嘴壁 上的情況。結(jié)果該溫度經(jīng)常不足以形成有效的涂層。此外，使用硬質(zhì) 顆粒粉末時(shí)，噴嘴喉部會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)嚴(yán)重的磨損，從而導(dǎo)致噴嘴提前損 壞。
另 一些現(xiàn)有技術(shù)的涂層方法2004年授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No. 6，756，073; RU 2205897, 2001年j RU 2100474， 1997年j 2002年授 權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No. 6,402，052沒(méi)有這些缺陷。這些發(fā)明使用超音速?lài)?嘴，并且采用預(yù)熱壓縮氣體供應(yīng)給噴嘴。氣體在經(jīng)過(guò)噴嘴的收縮部、 喉部和擴(kuò)散部時(shí)，在噴嘴內(nèi)加速并形成超音速流。粉末顆粒在噴嘴喉 部之后的點(diǎn)(喉部下游)引入所述氣流中。它們由超音速氣流加速并 引向基底(基片)表面。
在這些方法中，粉末顆粒不經(jīng)過(guò)噴嘴喉部。這允許提高氣體溫度， 而不必?fù)?dān)心顆粒會(huì)粘在噴嘴壁上并阻塞或堵塞噴嘴喉部。由于加速粉 末顆粒的氣流的速度大致與氣體溫度的平方根成正比，氣體溫度的提 高將導(dǎo)致粉末顆粒在噴嘴內(nèi)獲得的速度的提高，并因此提高它們?cè)谧?擊后粘附在基片上的可能性。因此，它有可能提高顆粒沉積的效率。
但是，由于粉末僅僅在噴嘴喉部下游引入，可用于粉末顆粒加速 的噴嘴部的總長(zhǎng)度會(huì)大大地縮短?？s短的加速距離會(huì)減小由于提高氣 體溫度而實(shí)現(xiàn)的涂層沉積效率的提高。
與所要求保護(hù)的技術(shù)方案最相似的是2004年授權(quán)的CA 2270260 中的裝置和方法。該裝置包括壓縮氣體加熱器；直接與壓縮氣體加熱 器連接且包括設(shè)置在噴嘴收縮部和擴(kuò)散部之間的喉部的超音速?lài)娮?(Laval噴嘴)；用于向噴嘴內(nèi)供應(yīng)粉末的單元，粉末引入(注入)噴
嘴喉部下游的噴嘴內(nèi)。
在該裝置中，粉末顆粒不經(jīng)過(guò)噴嘴喉部，因此不會(huì)磨損其壁面。 這使得能夠使用含硬質(zhì)陶瓷顆粒的粉末。而且，因?yàn)樵诔羲俨?位 于喉部下游)中氣體溫度比在亞音速部(位于喉部前面)和噴嘴喉部 中的氣體溫度低很多，所以該裝置允許提高壓縮氣體溫度，而不會(huì)因 為顆粒粘在噴嘴壁上堵塞噴嘴。 然而，由于噴嘴喉部下游的粉末注入點(diǎn)的改變(即粉末在噴嘴內(nèi) 部引入而不是在噴嘴之前引入)，縮短了可用于顆粒加速的噴嘴部的長(zhǎng) 度。因此，粉末顆粒的最終速度減小，隨之帶來(lái)的就是被噴射的粉末 沉積效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高被噴射粉末的沉積效率以及維持提高壓縮氣 體的溫度和使用含硬質(zhì)顆粒的粉末的可能性。
這一 目的通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的用于氣體動(dòng)力施加涂層的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，
該裝置包括壓縮氣體加熱器、超音速?lài)娮?Laval噴嘴)、用于向噴嘴 內(nèi)供應(yīng)粉末的單元，所述超音速?lài)娮炫c氣體加熱器直接連接并具有設(shè) 置在收縮部和擴(kuò)散部之間的喉部，其中粉末注入部件設(shè)置在噴嘴喉部
的下游，用于向噴嘴內(nèi)供應(yīng)粉末的單元具有一個(gè)或多個(gè)粉末供應(yīng)裝置， 所述粉末供應(yīng)裝置通過(guò)管道與用于將一種或多種粉末注入所述噴嘴內(nèi)
的部件連接，設(shè)置在粉末注入部件下游并用于加速粉末的噴嘴部制造 成具有滿(mǎn)足以下關(guān)系式的參數(shù)
0.015<B' ( Sout/Sin「l) /LO.03
其中
S。u廠噴嘴出口處的橫截面面積；
Sin廠噴嘴在粉末注入部件處的橫截面面積；
L-用于加速粉末的噴嘴部的長(zhǎng)度；
B-噴嘴在粉末注入部件處的橫截面的最小尺寸。
根據(jù)被處理表面的形狀和成分以及在涂層上要完成的任務(wù)，噴嘴 的橫截面可以是圓形或矩形。
為了方便裝置的實(shí)際應(yīng)用，用于粉末加速的噴嘴部(加速部)可 以制造成可更換元件。在這種情況下，它可以連續(xù)擴(kuò)散或具有一個(gè)或 多個(gè)圓柱段。用于向噴嘴內(nèi)注入粉末的部件可以制造成位于噴嘴壁中 的孔(或多個(gè)孔)或制造成管子的形式，所述管子穿過(guò)噴嘴喉部且出 口位于喉部下游(后面)；這樣，用于注入粉末的兩個(gè)或更多的部件可 以制造成確保粉末供應(yīng)口與噴嘴喉部的距離相等。
為了易于改變被噴射粉末的成分，每個(gè)供應(yīng)裝置可以與其用于向 噴嘴內(nèi)注入粉末的部件連接。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，兩個(gè)或更多的供應(yīng)裝置 可以與用于向噴嘴內(nèi)注入粉末的同 一部件連接。為了方便裝置的實(shí)際 應(yīng)用，壓縮氣體的加熱可以由電加熱器提供。
比較分析表明所要求保護(hù)的技術(shù)方案不同于原型之處在于，設(shè)置 在粉末注入部件下游且用于加速淀粉的噴嘴部具有滿(mǎn)足以下關(guān)系式的
參數(shù)
<formula>formula see original document page 8</formula> 其中
S。u廠噴嘴出口處的橫截面面積； S叫-噴嘴在粉末注入部件處的橫截面面積； L-用于加速粉末的噴嘴部的長(zhǎng)度； B-噴嘴在粉末注入部件處的橫截面的最小尺寸。 由此可以判斷本發(fā)明符合新穎性的規(guī)定。
上述目的也可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的氣體動(dòng)力施加涂層的方法來(lái)實(shí) 現(xiàn)，該方法包括加熱壓縮氣體；將加熱的壓縮氣體供應(yīng)到超音速?lài)?嘴(Laval噴嘴)內(nèi)，所述超音速?lài)娮炀哂性O(shè)置在收縮部和擴(kuò)散部之 間的喉部，在噴嘴內(nèi)形成超音速氣流；將粉末注入噴嘴喉部下游(喉 部后面)的超音速氣流中；在噴嘴內(nèi)通過(guò)氣流加速粉末；將所述加速 后的粉末引向基片表面；以及形成涂層，所述粉末噴射到喉部下游的 超音速氣流內(nèi)，所述粉末包括一種或多種物質(zhì)的顆粒，其中一種物質(zhì) 是金屬和/或合金，噴嘴喉部下游的氣流形成為滿(mǎn)足以下關(guān)系式
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中
S。ut-在噴嘴出口處氣流的橫截面面積；
Sinj-在粉末注入點(diǎn)處氣流的橫截面面積；
L-噴嘴中從粉末注入點(diǎn)到噴嘴出口處氣流的長(zhǎng)度；
B-在粉末注入點(diǎn)處的氣流橫截面的最小尺寸。
根據(jù)所需的涂層性質(zhì)，應(yīng)用金屬粉末和/或陶瓷與金屬粉末的機(jī)械
混合物作為形成涂層的粉末，或者同時(shí)注入不同硬度的幾種粉末到超 音速氣流內(nèi)，陶瓷粉末作為其中一種粉末。所用粉末的顆粒尺寸在1
微米至100微米之間，這些粉末包括金屬和陶資粉末。
本發(fā)明的要點(diǎn)如下所述。
氣體動(dòng)力噴射粉末材料后，涂層由不同的顆粒形成，由于這些顆 粒的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎澈夏?，因此在撞擊基底之后它們基本上粘附在基?的表面上。
因此，顆粒粘附在表面的可能性主要取決于它們的速度。每個(gè)具 體顆粒的速度越高，它粘附在基片表面的可能性越大，并因此從整體 來(lái)看粉末的噴射效率(沉積效率)越高。
在所有用于氣體動(dòng)力施加粉末材料涂層的裝置中，顆粒通過(guò)牽制 效應(yīng)在高速氣流中加速。加速斯托克力與氣流速度和顆粒速度的差值 成正比。在有限的加速時(shí)間內(nèi)，顆粒不可能達(dá)到氣流的速度，總是落 在氣流后面。顆粒在氣流中運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，它落后的程度就越小， 即顆粒的速度越接近氣體速度。
顯然，應(yīng)當(dāng)盡可能地延長(zhǎng)用于粉末顆粒加速的噴嘴部(加速部， 即從粉末注入點(diǎn)延伸到噴嘴出口的噴嘴部)。在這種情況下，顆粒在氣 流中運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，并因此它們被加速到越大的速度。
實(shí)際上，結(jié)果幾乎不是這樣。隨著噴嘴加速部長(zhǎng)度的逐漸增加， 起初會(huì)導(dǎo)致顆粒速度的增大以及粉末噴射到基片上的效率的提高。但 是，繼續(xù)增加加速部的長(zhǎng)度，則會(huì)觀察到顆粒沉積效率在降低。
初看起來(lái)，這可以歸因于由氣流在噴嘴壁上的摩擦產(chǎn)生的氣流阻 滯。實(shí)際上，在用于氣體動(dòng)力噴射的裝置中， 一般使用高度延長(zhǎng)的噴 嘴，這些噴嘴的長(zhǎng)度比噴嘴的橫截面尺寸長(zhǎng)幾十倍。在這種情況下， 氣體在噴嘴中的阻滯可能很?chē)?yán)重，并且當(dāng)氣體減速到顆粒速度以下，
顆粒開(kāi)始減速而不是加速。
但是，在實(shí)際應(yīng)用中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)隨著噴嘴加速部長(zhǎng)度的增加，沉 積效率正好在噴嘴內(nèi)氣體充分減速之前開(kāi)始降低。也就是說(shuō)，使用某 種長(zhǎng)度的噴嘴加速部，噴嘴內(nèi)氣體的速度始終保持比顆粒速度大很多。
因此采用這種長(zhǎng)度的噴嘴加速部，噴嘴內(nèi)的粉末顆粒必定獲得較高的 速度。但是實(shí)際上，實(shí)際的噴射效率出乎意料地降低。 這種結(jié)果可以由下文解釋。
注入氣流中的粉末顆粒必然具有橫向于氣流的速度分量。這種速 度分量出現(xiàn)在顆粒剛引入氣流時(shí)以及隨后在氣流中的顆粒軌跡的演變 階段，這種顆粒軌跡的演變是由于顆粒碰撞以及由流動(dòng)不連續(xù)性引起 的顆粒擴(kuò)散。顆粒在噴嘴內(nèi)的加速受沿噴嘴軸線方向的高速氣流的影 響。因此，實(shí)際上在粉末顆粒剛引入加速氣流后，粉末速度的橫向分 量變得比縱向分量(沿氣流方向)低很多。但是，它確實(shí)存在并且作 者認(rèn)為它很重要。觀點(diǎn)是速度不嚴(yán)格沿著噴嘴軸線方向的顆粒可能撞 擊到噴嘴壁上，自然會(huì)損失它們的一些縱向速度。此外，在噴嘴壁附 近總是存在氣體邊界層，該氣體邊界層的速度比主氣流的速度低很多。 具有橫向速度分量的顆粒可能進(jìn)入該氣體邊界層并在其中慢下來(lái)。
在顆粒橫向速度的統(tǒng)計(jì)離散(statistical dispersion)相同的情況 下，顆粒進(jìn)入噴嘴近壁區(qū)域的可能性隨著噴嘴橫截面的減小和噴嘴長(zhǎng) 度的增加而增大。因此，觀察到的效果不僅與噴嘴長(zhǎng)度有關(guān)，而且與 其加速部的橫截面及其擴(kuò)散程度(噴嘴橫截面在氣流方向上的增大) 有關(guān)。
因此，隨著噴嘴加速部的延長(zhǎng)，會(huì)在同一時(shí)間出現(xiàn)兩個(gè)過(guò)程。首 先，沒(méi)有撞擊噴嘴壁的顆粒的速度增大。其次，到達(dá)近壁區(qū)域的顆粒 以及在撞擊噴嘴壁或在氣體邊界層減速之后損失部分速度的顆粒的數(shù) 量增力口。
結(jié)果，隨著噴嘴長(zhǎng)度的增加，噴嘴內(nèi)顆粒的最大速度增大，而那 些高速顆粒占顆?？偭髁康谋壤陆?。因此，如果噴嘴制造得更長(zhǎng)， 顆粒的平均速度首先是增大的，隨后就下降。
實(shí)際上，這種效果本身通過(guò)粉末沉積效率的變化可清楚地看出。 在這一過(guò)程中，粉末沉積效率在一定的噴嘴加速部長(zhǎng)度范圍內(nèi)的變化 很微小。在這一范圍內(nèi)，氣流對(duì)顆粒的加速過(guò)程和顆粒在噴嘴近壁區(qū) 域內(nèi)的減速過(guò)程大致相等，因此粉末沉積效率的變化很微小。
大量試驗(yàn)顯示，均衡顆粒加速和減速過(guò)程的效果可以通過(guò)選擇一 定的噴嘴加速部幾何參數(shù)來(lái)達(dá)到，也就是說(shuō)，大量試驗(yàn)顯示，如果能 確保噴嘴加速部的基本幾何參數(shù)之間有一定的關(guān)系，就可以達(dá)到均衡 顆粒加速和減速過(guò)程的效果，即
0.015<B' ( S。ut/Sin廣l) /LO.03 其中
S。ut-在噴嘴出口處氣流的橫截面面積；
Sinj-在粉末注入點(diǎn)處氣流的沖黃截面面積； L-噴嘴中從粉末注入點(diǎn)到噴嘴出口處氣流的長(zhǎng)度；
B-在粉末注入點(diǎn)處的氣流橫截面的最小尺寸。
在噴嘴參數(shù)超出所述范圍的邊界時(shí)，可以觀察到沉積效率降低。 尤其，在噴嘴的最小橫截面尺寸和橫截面面積一定的情況下，過(guò)短和 過(guò)長(zhǎng)的噴嘴的沉積效率比那些長(zhǎng)度在所述范圍內(nèi)的噴嘴的沉積效率 低。
在研究過(guò)現(xiàn)有技術(shù)之后并沒(méi)有其他工程技術(shù)方案中披露了以上所 顯示的特征。因此，所要求保護(hù)的技術(shù)方案滿(mǎn)足創(chuàng)造性規(guī)定和具有創(chuàng)
造性。


在附圖中示出了本發(fā)明，其中
圖l是要求保護(hù)的裝置的結(jié)構(gòu)布置圖，
圖2是超音速?lài)娮斓氖疽鈭D。
具體實(shí)施例方式
該裝置包括壓縮氣體加熱器1、具有噴嘴喉部3的噴嘴2、包括粉 末供應(yīng)裝置4和通過(guò)管道6與供應(yīng)裝置連接的粉末注入部件5的粉末 供應(yīng)單元、設(shè)置在粉末注入部件的下游直到噴嘴出口的噴嘴加速部7， 所述噴嘴加速部7例如可以制造成還包括圓柱段9(圖2)的可更換元 件8 (圖2)。
運(yùn)行中，壓縮氣體輸送到加熱器1以加熱至所需溫度。被加熱的 氣體進(jìn)入超音速?lài)娮?,在噴嘴2中加熱氣體順序經(jīng)過(guò)噴嘴的收縮部、
喉部3和擴(kuò)散部，并加速到超音速。待噴射的粉末通過(guò)粉末注入部件 5引入所述超音速氣流中。粉末顆粒在噴嘴加速部7由高速氣流加速， 隨后被引到基片表面上。
根據(jù)被處理表面的形狀和成分以及在涂層上要完成的任務(wù)，噴嘴 的橫截面可以是圓形或矩形。
為了使用硬質(zhì)材料的粉末(特別是陶瓷顆粒)，噴嘴加速部可以全 部或部分制造成可更換元件8 (圖2)。在這種情況下，可以容易地更 換被硬質(zhì)顆粒磨損的噴嘴部。
為了彌補(bǔ)在噴嘴壁上氣流的阻滯，噴嘴加速部可以全部或部分制 造成發(fā)散狀。
為了簡(jiǎn)化噴嘴結(jié)構(gòu)，其加速部可以有一個(gè)或多個(gè)圓柱段9(圖2)。 根據(jù)噴嘴的特定結(jié)構(gòu)， 一個(gè)或多個(gè)注入粉末的部件可以制造成位 于噴嘴壁上的孔(圖1 ),或制造成穿過(guò)噴嘴候部的管子(圖2 )。兩個(gè) 或更多的粉末注入部件可以制造成確保粉末供應(yīng)口與噴嘴候部的距離 相等(圖l)。
為了能容易地改變被噴射的粉末，每個(gè)供應(yīng)裝置都可以與獨(dú)立的 粉末注入部件連接。兩個(gè)或更多的粉末供應(yīng)裝置可以與同一個(gè)粉末注 入部件連接，以簡(jiǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)(圖1)。
為了方便裝置的實(shí)際應(yīng)用，壓縮氣體加熱器可以是電加熱器。 發(fā)明的具體例子
下面將通過(guò)表l和表2中給出的具體例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
圖1示出了涂層重量的測(cè)量結(jié)果。這些涂層使用恒定值為B = 3.6mm、 Sinj = 10mm2和S。ut - 18mm2,長(zhǎng)度不同的圓形噴嘴噴射。壓 縮空氣的溫度為370°C。在所有情況下，使用相同數(shù)量的粉末，其包 括
a) 鋁(60%, wt.)和氧4匕鋁(40%， wt.)顆津立，
b) 銅(70%, wt.)和氧化鋁(30%, wt.)顆粒，
c) 鋅(60%, wt.)和氧化鋁(40%, wt.)顆粒。<formula>complex formula see original document page 13</formula>
表2示出了涂層重量的其他測(cè)量結(jié)果。這些涂層使用恒定值為B =3.6mm、 Sinj = 15mm2和S。ut = 30mm2，長(zhǎng)度不同的矩形噴嘴噴射。 在所有情況下，使用具有相同數(shù)量的粉末，其包括鋁(60%, wt.)和 氧化鋁(40%, wt.)顆粒。壓縮氣體的溫度如下a)370。C, b)450。C， 以及c) 520°C。
<formula>complex formula see original document page 13</formula>兩種情況下壓縮氣體都是壓力為7bar的空氣。
兩個(gè)表表明，當(dāng)量綱關(guān)系(dimensions relation)接近限定值時(shí)， 涂層質(zhì)量減小，這說(shuō)明粉末沉積效率降低。
權(quán)利要求
1.一種用于氣體動(dòng)力施加涂層的裝置，包括壓縮氣體加熱器；超音速?lài)娮?Laval噴嘴)，其直接與氣體加熱器連接并具有設(shè)置于收縮部和擴(kuò)散部之間的噴嘴喉部；用于向噴嘴內(nèi)供應(yīng)粉末的單元，其中粉末注入部件設(shè)置在噴嘴喉部的下游，其特征在于，用于向噴嘴內(nèi)供應(yīng)粉末的單元包括一個(gè)或多個(gè)粉末供應(yīng)裝置，所述粉末供應(yīng)裝置通過(guò)管道與用于將一種或多種粉末注入所述噴嘴內(nèi)的部件連接，位于粉末注入部件下游且用于加速粉末的噴嘴部制造成具有滿(mǎn)足以下關(guān)系式的參數(shù)0.015＜B·(Sout/Sinj-1)/L＜0.03其中Sout-噴嘴出口處的橫截面面積；Sinj-噴嘴在粉末注入部件處的橫截面面積；L-用于加速粉末的噴嘴部的長(zhǎng)度；B-噴嘴在粉末注入部件處的橫截面的最小尺寸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，超音速?lài)娮炀哂袌A 形橫截面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，超音速?lài)娮炀哂芯?形橫截面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，位于粉末注入部件 下游且用于加速粉末的噴嘴部制成可更換元件的形式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，位于粉末注入部件 下游且用于加速粉末的噴嘴部制造成擴(kuò)散狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，位于粉末注入部件 下游且用于加速粉末的噴嘴部具有一個(gè)或多個(gè)圓柱段。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，粉末注入部件制成 噴嘴壁中的孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 一個(gè)或多個(gè)粉末注入部件制造成穿過(guò)噴嘴喉部且出口位于喉部下游的管子的形式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，兩個(gè)或更多的粉末 注入部件制造成確保粉末注入口與噴嘴喉部的距離相等。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，每個(gè)粉末供應(yīng)裝 置與其用于向噴嘴內(nèi)注入粉末的部件連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，兩個(gè)或更多的粉 末供應(yīng)裝置與一個(gè)用于向噴嘴內(nèi)注入粉末的部件連接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，氣體加熱器是電 加熱器。
13. —種用于氣體動(dòng)力施加涂層的方法，包括加熱壓縮氣體； 向超音速?lài)娮?Laval噴嘴)內(nèi)供應(yīng)所述壓縮氣體，所述超音速?lài)娮?具有設(shè)置于收縮部和擴(kuò)散部之間的噴嘴喉部；在噴嘴內(nèi)形成超音速氣 流；將粉末注入噴嘴喉部下游的超音速氣流中；在噴嘴內(nèi)由氣流加速 所述粉末；將所述加速后的粉末引向基片表面；以及形成涂層，其特 征在于，所述粉末注入噴嘴喉部下游的超音速氣流中，所述粉末具有 一種或多種物質(zhì)的顆粒，其中一種物質(zhì)是金屬和/或合金，噴嘴喉部下 游的氣流形成為滿(mǎn)足以下關(guān)系式0.015<B' ( Sout/Sin「l) /L<0.03 其中s。ut-在噴嘴出口處氣流的橫截面面積； S叫-在粉末注入點(diǎn)處氣流的橫截面面積； L一噴嘴中從粉末注入點(diǎn)到噴嘴出口處氣流的長(zhǎng)度；B-在粉末注入點(diǎn)處的氣流橫截面的最小尺寸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，陶瓷和金屬粉末 的機(jī)械混合物用作為被噴射的粉末。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，具有不同硬度的 顆粒的多種粉末同時(shí)注入超音速氣流中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，陶瓷粉末用作其 中一種粉末。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，顆粒尺寸為1 微米至100微米的金屬粉末用作所述金屬粉末。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，顆粒尺寸為1 微米至100微米的粉末用作所述陶資粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及在物品表面施加涂層的技術(shù)，尤其涉及使用無(wú)機(jī)粉末氣體動(dòng)力施加涂層的方法，它可以用于機(jī)械工程的不同分支領(lǐng)域。壓縮氣體輸送到加熱器(1)，加熱至使顆粒不會(huì)粘在噴嘴壁上需要的溫度。被加熱的氣體進(jìn)入超音速?lài)娮?2)，在其中它順序穿過(guò)噴嘴的收縮部、喉部(3)和擴(kuò)散部，并加速至超音速。待噴射的粉末通過(guò)粉末注入部件(5)引入所述超音速氣流中。粉末顆粒在噴嘴的加速部(7)內(nèi)由高速氣流加速，而后它們被引向基片表面。本發(fā)明的要點(diǎn)是公開(kāi)了設(shè)置于粉末注入點(diǎn)下游且被用于加速粉末的噴嘴部的參數(shù)，從而提高被噴射粉末的沉積效率并維持使用升高溫度的壓縮氣體和使用含硬質(zhì)顆粒的粉末的可能性。
文檔編號(hào)C23C2/04GK101208447SQ200680023113
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者A·I·卡希林, A·V·什科金, O·F·克柳耶夫 申請(qǐng)人:有限責(zé)任公司奧布寧斯基粉末噴涂中心