專利名稱：等離子體射流保護(hù)罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開一種等離子體射流保護(hù)罩，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于等離子體熱噴涂制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
等離子噴涂技術(shù)是采用等離子體作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的工件表面而形成附著牢固的表面工作層的方法，利用等離子噴涂提高了涂層的致密度和結(jié) 合強(qiáng)度，中國專利文獻(xiàn)CN1688735、CN1775994、CN101168830等公開了目前出現(xiàn)的高能等離子噴涂設(shè)備。然而，現(xiàn)有的常壓空氣環(huán)境下的等離子噴涂方法，材料是在熔融或半熔融狀態(tài)射流完成，由于與大氣接觸，射流中容易卷入空氣，出現(xiàn)氧化、氮化等現(xiàn)象，尤其在高端真空濺射靶材領(lǐng)域，嚴(yán)重影響到涂層及成膜質(zhì)量。中國文獻(xiàn)CN200920097328.4公開了一種等離子噴槍用等離子弧與粉末粒子流的保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置由于保護(hù)管為一先收縮后擴(kuò)張的具有特殊形狀的管，可以機(jī)械隔絕大氣以防止大氣卷入等離子弧中。然而，該保護(hù)裝置必須安裝于噴槍相連，并向外延伸，保護(hù)管長度必須足夠長，否則防止氧化氮化效果不明顯。中國文獻(xiàn)CN102361529A是采用同軸保護(hù)氣流的等離子體射流保護(hù)罩，為圓柱形射流保護(hù)罩，采用固定保護(hù)阻擋環(huán)境空氣向射流流動，另外還采用附加段調(diào)整保護(hù)罩長度，CN102361529A公開的方案與CN200920097328. 4方案相比雖然有所提高，但同樣采用的機(jī)械隔絕式的保護(hù)管或附加段，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。現(xiàn)有的真空等離子噴涂設(shè)備，如文獻(xiàn)CN101126144，在密閉的真空室內(nèi)進(jìn)行噴涂，目的是防止金屬噴涂氧化，通過控制真空室的真空度、充入惰性氣體或充入活性氣體，然而由于增加了真空室并受真空室空間大小的限制，大大提高了設(shè)備的運(yùn)行成本，同時(shí)限制噴涂工件的尺寸。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)合理、安全可靠的等離子體射流保護(hù)罩，采用兩層保護(hù)氣，讓等離子射流與大氣隔離，減少其在高溫中氧化和氮化，提供靶材膜層質(zhì)量。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種等離子體射流保護(hù)罩，包括射流芯體、外環(huán)和內(nèi)環(huán)，其中射流芯體，其中心軸向通孔，該芯體一端面設(shè)有兩組進(jìn)氣孔，芯體周壁呈臺階式構(gòu)造且沿軸向的前后階梯周面上對應(yīng)的設(shè)有兩組出氣孔，所述的兩組出氣孔與相配合進(jìn)氣孔相通形成內(nèi)、外兩層保護(hù)氣；內(nèi)環(huán)，其與射流芯體連接并與芯體周壁前端的一組出氣孔配合，所述的內(nèi)環(huán)內(nèi)周壁與射流芯體周壁前端部構(gòu)成環(huán)狀流道形成內(nèi)層保護(hù)氣通道；[0010]外環(huán)，其與射流芯體連接并與芯體周壁另一組出氣孔配合，所述的外環(huán)內(nèi)周壁與射流芯體及內(nèi)環(huán)構(gòu)成環(huán)狀流道形成外層保護(hù)氣通道；所述的射流芯體、內(nèi)環(huán)及外環(huán)組裝形成為罩體結(jié)構(gòu)，該罩體結(jié)構(gòu)一端進(jìn)氣，另一端形成兩層保護(hù)氣環(huán)并向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。進(jìn)一步，內(nèi)環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)有一圈斜面，射流芯體前端的出氣孔正對著上述斜面并與內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)的環(huán)狀流道配合形成內(nèi)層保護(hù)氣通道。進(jìn)一步，所述的內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)與射流芯體構(gòu)成的內(nèi)層保護(hù)氣通道縫隙為O. I I. Omm,內(nèi)環(huán)外周壁與射流芯體上臺階周面形成外層保護(hù)氣通道的內(nèi)側(cè)壁。進(jìn)一步，所述的內(nèi)環(huán)與射流芯體通過配合的螺紋相連接，內(nèi)環(huán)螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結(jié)合。進(jìn)一步，所述的外環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)有一圈斜面，射流芯體后端的出氣孔正對著上述斜面并與外環(huán)內(nèi)側(cè)的環(huán)狀流道配合形成外層保護(hù)氣通道。進(jìn)一步，所述的外環(huán)內(nèi)側(cè)的外層保護(hù)氣通道縫隙為O. I I. 0mm。進(jìn)一步，所述的外環(huán)與射流芯體螺紋連接，外環(huán)螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結(jié)合。進(jìn)一步，所述的射流芯體一端進(jìn)氣孔每組為兩個(gè)且輸送的是惰性氣體，射流芯體周壁上的出氣孔噴出的氣體方向與等離子體噴涂靶材的焰流方向相一致。進(jìn)一步，所述的射流芯體進(jìn)入的惰性氣體是氦氣或氖氣或氬氣或氙氣。進(jìn)一步，所述的射流芯體一端的兩組進(jìn)氣孔呈十字形分布，其中一組進(jìn)氣孔與射流芯體周壁前端一組出氣孔相通，另一組進(jìn)氣孔與射流芯體周壁后端一組出氣孔相通，且每組出氣孔沿周向間隔180度，射流芯體周壁上兩組出氣孔噴出的氣體旋向一致，均為順時(shí)針或逆時(shí)針方向。本實(shí)用新型一種等離子體射流保護(hù)罩，包括射流芯體、外環(huán)和內(nèi)環(huán)，其中的射流芯體一端面設(shè)有兩組進(jìn)氣孔并與內(nèi)、外環(huán)配合形成內(nèi)、外兩層保護(hù)氣，形成的兩層保護(hù)氣環(huán)向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。本實(shí)用新型是大氣等離子噴涂設(shè)備的一種保護(hù)裝置，通過在保護(hù)罩一端送入惰性氣體，并由內(nèi)外環(huán)及芯體形成兩層保護(hù)氣，等離子射流位于兩層保護(hù)氣環(huán)內(nèi)，從而使等離子射流與大氣隔離，有效防止空氣被卷入等離子射流中，避免了其在高溫中氧化和氮化的問題，具有結(jié)構(gòu)合理、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

圖I是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型外環(huán)與射流芯體及內(nèi)環(huán)分解圖；圖3是本實(shí)用新型射流芯體、外環(huán)和內(nèi)環(huán)分解圖；圖4是本實(shí)用新型圖3另一角度示意圖；圖5是本實(shí)用新型使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明實(shí)施例請參閱圖I至圖5，一種等離子體射流保護(hù)罩，包括射流芯體I、外環(huán)2和內(nèi)環(huán)3，其中射流芯體1，其中心軸向通孔10，該芯體一端面設(shè)有兩組進(jìn)氣孔110、120，芯體周壁呈臺階式構(gòu)造且沿軸向的前后階梯周面上對應(yīng)的設(shè)有兩組出氣孔111、121，每組出氣孔為兩個(gè)呈對稱分布，所述的兩組出氣孔與相配合進(jìn)氣孔相通形成內(nèi)、外兩層保護(hù)氣11、12 ；內(nèi)環(huán)3，其與射流芯體I連接并與芯體周壁前端的一組出氣孔配合，所述的內(nèi)環(huán)內(nèi)周壁與射流芯體周壁前端部構(gòu)成環(huán)狀流道形成內(nèi)層保護(hù)氣通道；外環(huán)2，其與射流芯體I連接并與芯體周壁另一組出氣孔配合，所述的外環(huán)內(nèi)周壁與射流芯體及內(nèi)環(huán)構(gòu)成環(huán)狀流道形成外層保護(hù)氣通道； 所述的射流芯體I、內(nèi)環(huán)3及外環(huán)2組裝形成為罩體結(jié)構(gòu)，該罩體結(jié)構(gòu)一端進(jìn)氣，另一端形成兩層保護(hù)氣環(huán)并向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。請參閱圖I至圖5，本實(shí)用新型內(nèi)環(huán)3的內(nèi)周壁上設(shè)有一圈斜面31，射流芯體前端的出氣孔121正對著上述斜面并與內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)的環(huán)狀流道配合形成內(nèi)層保護(hù)氣通道。內(nèi)環(huán)3內(nèi)側(cè)與射流芯體I構(gòu)成的內(nèi)層保護(hù)氣通道縫隙為O. I I. 0mm，最優(yōu)可以為O. 4mm左右范圍內(nèi)，使其通過的保護(hù)氣效果最佳，內(nèi)環(huán)3外周壁與射流芯體上臺階周面形成外層保護(hù)氣通道的內(nèi)側(cè)壁。內(nèi)環(huán)3與射流芯體I通過配合的螺紋相連接，內(nèi)環(huán)螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結(jié)合。本實(shí)用新型的外環(huán)2的內(nèi)周壁上設(shè)有一圈斜面21，射流芯體后端的出氣孔111正對著上述斜面并與外環(huán)內(nèi)側(cè)的環(huán)狀流道配合形成外層保護(hù)氣通道。外環(huán)內(nèi)側(cè)的外層保護(hù)氣通道縫隙為O. 3 O. 5_，最優(yōu)在O. 4mm左右范圍內(nèi)，外環(huán)2與射流芯體I螺紋連接，外環(huán)螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結(jié)合。請參閱圖I或圖5，本實(shí)用新型的射流芯體I 一端進(jìn)氣孔每組為兩個(gè)且輸送的是惰性氣體，射流芯體周壁上的出氣孔噴出的氣體方向與等離子體噴涂靶材旋轉(zhuǎn)方向相一致。射流芯體進(jìn)入的惰性氣體是氦氣或氖氣或氬氣或氙氣或其他稀有氣體。射流芯體I一端的兩組進(jìn)氣孔呈十字形分布，其中一組進(jìn)氣孔與射流芯體周壁前端一組出氣孔相通，另一組進(jìn)氣孔與射流芯體周壁后端一組出氣孔相通，且每組出氣孔沿周向間隔180度，射流芯體周壁上兩組出氣孔噴出的氣體旋向一致，均為順時(shí)針或逆時(shí)針方向。請參閱圖5，在大氣等離子噴涂設(shè)備一噴槍4上安裝一個(gè)保護(hù)裝置即本實(shí)用新型，通過氣體保護(hù)，隨焰流一起的全融或半融狀態(tài)下的粉末受兩層保護(hù)于保護(hù)氣中，上述粉末在等離子體5配合作用下噴射于基體7上形成涂層6，讓其與大氣隔離，減少其在高溫中氧化和氮化，提供靶材膜層質(zhì)量，保護(hù)裝置見附圖。本實(shí)用新型是等離子體大氣壓噴涂下的一種保護(hù)裝置，通過在保護(hù)罩一端送入惰性氣體，并由內(nèi)外環(huán)及芯體形成兩層保護(hù)氣，等離子射流位于兩層保護(hù)氣環(huán)內(nèi)，從而使等離子射流與大氣隔離，防止空氣被卷入等離子射流中，有效減小了材料在噴涂過程中的高溫氧化和氮化，大幅提高了靶材的膜層質(zhì)量。以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例，任何熟悉本項(xiàng)技藝者運(yùn)用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實(shí)施例所揭示者。
權(quán)利要求1.一種等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于包括射流芯體、外環(huán)和內(nèi)環(huán)，其中 射流芯體，其中心軸向通孔，該芯體一端面設(shè)有兩組進(jìn)氣孔，芯體周壁呈臺階式構(gòu)造且沿軸向的前后階梯周面上對應(yīng)的設(shè)有兩組出氣孔，所述的兩組出氣孔與相配合進(jìn)氣孔相通形成內(nèi)、外兩層保護(hù)氣； 內(nèi)環(huán)，其與射流芯體連接并與芯體周壁前端的一組出氣孔配合，所述的內(nèi)環(huán)內(nèi)周壁與射流芯體周壁前端部構(gòu)成環(huán)狀流道形成內(nèi)層保護(hù)氣通道； 外環(huán)，其與射流芯體連接并與芯體周壁另一組出氣孔配合，所述的外環(huán)內(nèi)周壁與射流芯體及內(nèi)環(huán)構(gòu)成環(huán)狀流道形成外層保護(hù)氣通道； 所述的射流芯體、內(nèi)環(huán)及外環(huán)組裝形成為罩體結(jié)構(gòu)，該罩體結(jié)構(gòu)一端進(jìn)氣，另一端形成兩層保護(hù)氣環(huán)并向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述內(nèi)環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)有一圈斜面，射流芯體前端的出氣孔正對著上述斜面并與內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)的環(huán)狀流道配合形成內(nèi)層保護(hù)氣通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)與射流芯體構(gòu)成的內(nèi)層保護(hù)氣通道縫隙為O. I I. Omm,內(nèi)環(huán)外周壁與射流芯體上臺階周面形成外層保護(hù)氣通道的內(nèi)側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的內(nèi)環(huán)與射流芯體通過配合的螺紋相連接，內(nèi)環(huán)螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結(jié)口 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的外環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)有一圈斜面，射流芯體后端的出氣孔正對著上述斜面并與外環(huán)內(nèi)側(cè)的環(huán)狀流道配合形成外層保護(hù)氣通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的外環(huán)內(nèi)側(cè)的外層保護(hù)氣通道縫隙為O. I I. 0mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的外環(huán)與射流芯體螺紋連接，外環(huán)螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的射流芯體一端進(jìn)氣孔每組為兩個(gè)且輸送的是惰性氣體，射流芯體周壁上的出氣孔噴出的氣體方向與等離子體噴涂靶材的焰流方向相一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的射流芯體進(jìn)入的惰性氣體是氦氣或氖氣或氬氣或氙氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或8或9所述的等離子體射流保護(hù)罩，其特征在于所述的射流芯體一端的兩組進(jìn)氣孔呈十字形分布，其中一組進(jìn)氣孔與射流芯體周壁前端一組出氣孔相通，另一組進(jìn)氣孔與射流芯體周壁后端一組出氣孔相通，且每組出氣孔沿周向間隔180度，射流芯體周壁上兩組出氣孔噴出的氣流旋向一致，均為順時(shí)針或逆時(shí)針方向。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種等離子體射流保護(hù)罩，包括射流芯體、外環(huán)和內(nèi)環(huán)，其中的射流芯體一端面設(shè)有兩組進(jìn)氣孔并與內(nèi)、外環(huán)配合形成內(nèi)、外兩層保護(hù)氣，形成的兩層保護(hù)氣環(huán)向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。本實(shí)用新型是在大氣等離子噴涂設(shè)備—噴槍上安裝一個(gè)保護(hù)裝置，通過氣體保護(hù)，隨焰流一起的全融或半融狀態(tài)下的粉末受兩層保護(hù)于保護(hù)氣中，讓其與大氣隔離，減少其在高溫中氧化和氮化，提供靶材膜層質(zhì)量。
文檔編號C23C4/12GK202576541SQ201220205110
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者羅永春 申請人:廈門映日光電科技有限公司