[实用新型]一种低温超音速火焰喷涂钛或钛合金涂层的保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及热喷涂技术领域，具体是涉及一种低温超音速火焰喷涂钛或钛合金涂层的保护装置。

背景技术

钛及钛合金因优异的耐腐蚀性能而广泛应用于化工、船舶等领域，然而其价格昂贵、加工难度大，大大限制了其应用，采用涂层技术沉积耐腐蚀性能优良的钛及钛合金涂层是有效的拓宽其应用的方法。由于钛金属的活性较高，在高温大气环境下容易被氧化，需要在真空或者惰性气氛下进行沉积，因此在大气环境下高效沉积性能优良的钛及钛合金涂层是人们的研究目标。在沉积钛及钛合金时对其粉末粒子防氧化保护非常重要，特别是纯钛粉末的喷涂，高温下如果保护不好，极易引起氧化，使得涂层含有较多钛的氧化物，以至于涂层内产生孔隙、裂纹等缺陷，引起严重的喷涂质量问题。从钛及钛合金材料的物理和化学性能来看，钛及钛合金在300℃左右就能和周围环境发生氧化。由于钛的熔点高、热容量大、电阻系数大、热导率比铝、铁等金属低，所以钛熔化后具有更高的温度，钛及钛合金的物理、化学性能活性强，随着温度的增高，其化学活性也将迅速增大，并在固态下能强烈地吸收各种气体，所以在喷涂钛及钛合金时必须在粒子飞行和沉积过程中做好保护措施，以免高温钛粉末与活性气体（空气中的氧和氮）反应生成钛的氧化物和氮化物，它们的存在会严重影响涂层的使用寿命。因此，当前钛及钛合金涂层研究的重点就在于如何满足日益增加的钛及钛合金工件高稳定性和长期寿命的高要求。为此，人们对热喷涂技术制备钛及钛合金涂层作了广泛的研究，包括低压等离子喷涂、冷喷涂、超音速火焰喷涂、低温超音速火焰喷涂等。低压等离子喷涂制备钛及钛合金涂层，其制备工艺复杂，耗费成本高，由于需要在腔体内进行沉积，对一些大形特殊结构零件无法进行沉积。冷喷涂工艺可以在大气环境下沉积性能优良的钛涂层，冷喷涂是高压气流经拉瓦尔管加速产生超高音速的束流，将加热但没熔化的粒子喷射到基体表面形成涂层。该工艺喷涂时，由于粒子的温度较低，有效的减少了粒子的氧化，并且在大气环境下对喷涂工件的形状尺寸限制较小，但是喷涂钛或钛合金需要昂贵的氦气作为加速气体，因此成本非常高。另外，冷喷涂是使粒子与粒子之间通过锻焊作用而沉积堆垛而成，因此其结合强度不高。超音速火焰喷涂由于其能在大气环境下大面积低成本高效率制备结合强度高于40MPa的涂层而被用来制备钛及钛合金涂层。为了降低喷涂火焰温度，采用了低温超音速火焰喷涂设备在大气环境和较低火焰温度条件下制备了钛及钛合金涂层，经检测得涂层的氧含量仍较高，为2.6%，较高的氧含量，严重影响涂层的综合性能，大大降低了使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种通过喷涂焰流保护罩的特殊结构来为氩气导流，能降低火焰温度和有效减少飞行粒子及沉积粒子的氧化，从而降低涂层的氧含量，提高涂层的质量和延长涂层的使用寿命的低温超音速火焰喷涂钛或钛合金涂层的保护装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型所述的低温超音速火焰喷涂钛或钛合金涂层的保护装置，其特点是包括喷涂焰流保护罩和底座，其中所述喷涂焰流保护罩为由中心连接体及连接在中心连接体前部的前内壳、前外壳和后部的后内壳、后外壳组成的中间具有前后方向连通的腔道的圆环形结构体，其中所述前外壳上设置有前进气孔，所述后外壳上设置有后进气孔，所述前内壳上倾斜地设置有与前进气孔相连通且用于向腔道的前端开口外侧喷气的前导流槽，所述后内壳上倾斜地设置有与后进气孔相连通且用于向腔道的后端开口内侧喷气的后导流槽，所述中心连接体上设置有与腔道中部相连通的进气通道，所述前进气孔、后进气孔和进气通道的进气口分别连接有经减压阀与氩气罐相连通的耐高温气管。

为了使本实用新型所述的喷涂焰流保护罩的使用效果更好，保护粒子飞行及沉积过程不被氧化，上述前内壳与前外壳之间形成有与上述前导流槽和前进气孔相连通的前储气腔，上述后内壳与后外壳之间形成有与上述后导流槽和后进气孔相连通的后储气腔。同时，为了防止前储气腔和后储气腔出现漏气而影响本实用新型所述的喷涂焰流保护罩的使用效果，上述前内壳、前外壳、后内壳和后外壳与中心连接体的连接处分别装置有密封圈。