[实用新型]等离子体射流保护罩

说明书

技术领域

本实用新型公开一种等离子体射流保护罩，按国际专利分类表(IPC)划分属于等离子体热喷涂制造技术领域。 

背景技术

等离子喷涂技术是采用等离子体作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面工作层的方法，利用等离子喷涂提高了涂层的致密度和结合强度，中国专利文献CN1688735、CN1775994、CN101168830等公开了目前出现的高能等离子喷涂设备。然而，现有的常压空气环境下的等离子喷涂方法，材料是在熔融或半熔融状态射流完成，由于与大气接触，射流中容易卷入空气，出现氧化、氮化等现象，尤其在高端真空溅射靶材领域,严重影响到涂层及成膜质量。 

中国文献CN200920097328.4公开了一种等离子喷枪用等离子弧与粉末粒子流的保护装置，该保护装置由于保护管为一先收缩后扩张的具有特殊形状的管，可以机械隔绝大气以防止大气卷入等离子弧中。然而，该保护装置必须安装于喷枪相连，并向外延伸，保护管长度必须足够长，否则防止氧化氮化效果不明显。中国文献CN102361529A是采用同轴保护气流的等离子体射流保护罩，为圆柱形射流保护罩，采用固定保护阻挡环境空气向射流流动，另外还采用附加段调整保护罩长度，CN102361529A公开的方案与CN200920097328.4方案相比虽然有所提高，但同样采用的机械隔绝式的保护管或附加段，结构复杂。 

现有的真空等离子喷涂设备，如文献CN101126144，在密闭的真空室内进行喷涂，目的是防止金属喷涂氧化，通过控制真空室的真空度、充入惰性气体或充入活性气体，然而由于增加了真空室并受真空室空间大小的限制，大大提高了设备的运行成本，同时限制喷涂工件的尺寸。 

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构合理、安全可靠的等离子体射流保护罩，采用两层保护气，让等离子射流与大气隔离，减少其在高温中氧化和氮化，提供靶材膜层质量。 

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

一种等离子体射流保护罩，包括射流芯体、外环和内环，其中：

射流芯体，其中心轴向通孔，该芯体一端面设有两组进气孔，芯体周壁呈台阶式构造且沿轴向的前后阶梯周面上对应的设有两组出气孔，所述的两组出气孔与相配合进气孔相通形成内、外两层保护气；

内环，其与射流芯体连接并与芯体周壁前端的一组出气孔配合，所述的内环内周壁与射流芯体周壁前端部构成环状流道形成内层保护气通道；

外环，其与射流芯体连接并与芯体周壁另一组出气孔配合，所述的外环内周壁与射流芯体及内环构成环状流道形成外层保护气通道；

所述的射流芯体、内环及外环组装形成为罩体结构，该罩体结构一端进气，另一端形成两层保护气环并向前延伸以使等离子体射流与大气有效隔离。

进一步，内环的内周壁上设有一圈斜面，射流芯体前端的出气孔正对着上述斜面并与内环内侧的环状流道配合形成内层保护气通道。 

进一步，所述的内环内侧与射流芯体构成的内层保护气通道缝隙为0.1～1.0mm，内环外周壁与射流芯体上台阶周面形成外层保护气通道的内侧壁。 

进一步，所述的内环与射流芯体通过配合的螺纹相连接，内环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结合。 

进一步，所述的外环的内周壁上设有一圈斜面，射流芯体后端的出气孔正对着上述斜面并与外环内侧的环状流道配合形成外层保护气通道。 

进一步，所述的外环内侧的外层保护气通道缝隙为0.1～1.0mm。 

进一步，所述的外环与射流芯体螺纹连接，外环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结合。 

进一步，所述的射流芯体一端进气孔每组为两个且输送的是惰性气体，射流芯体周壁上的出气孔喷出的气体方向与等离子体喷涂靶材的焰流方向相一致。 

进一步，所述的射流芯体进入的惰性气体是氦气或氖气或氩气或氙气。 

进一步，所述的射流芯体一端的两组进气孔呈十字形分布，其中一组进气孔与射流芯体周壁前端一组出气孔相通，另一组进气孔与射流芯体周壁后端一组出气孔相通，且每组出气孔沿周向间隔180度，射流芯体周壁上两组出气孔喷出的气体旋向一致，均为顺时针或逆时针方向。