[发明专利]冷喷枪及具备该冷喷枪的冷喷涂设备

说明书

本发明提供一种有效地抑制原料粉体供给端口的堵塞，在工作气体温度更接近于原料粉体的熔点或软化点的高温能够运转的冷喷枪及具备该冷喷枪的冷喷涂设备。本发明的冷喷枪将载气输送的原料粉体与加热至该原料粉体的熔点或软化点以下的温度的工作气体一同以超音速流喷出，从而使该原料粉体以固相状态直接碰撞在基材来形成被膜，其特征在于，具备收容工作气体的腔室，形成了使腔室排出的工作气体在出口变为超音速流的工作气体流路的冷喷喷头，向腔室排出的工作气体供给原料粉体的原料粉体供给流路，及冷却原料粉体供给流路的冷却单元。

技术领域

本发明涉及一种冷喷枪及具备该冷喷枪的冷喷涂设备，该冷喷枪将原料粉体与工作气体一同从喷头高速喷出，使其以固相状态直接碰撞在基材来形成被膜。尤其是，本发明涉及原料粉体的供给机构。

背景技术

以往，为了提高耐磨损性和耐腐蚀性，采用了在各种金属部件形成镍、铜、铝、铬或这些的合金等的被膜的技术。作为通常的被膜形成方法，有电镀方法、化学镀方法、溅射蒸镀法或等离子喷涂法等。近年来，作为这些方法的替代方法，热喷涂法和冷喷涂法受到了瞩目。

热喷涂法可以是低压等离子喷涂(LPPS)、火焰喷涂、高速火焰喷涂(HVOF)、大气等离子喷涂等。就这些热喷涂法而言，加热被膜形成材料后，使其以熔融或半熔融的微粒子状态高速碰撞在基材表面来形成被膜。

相对于此，冷喷涂法是将载气输送的原料粉体从粉体端口喷出、投入到供给有高压的工作气体的冷喷枪的腔室内后，使含有该原料粉体的工作气体作为超音速流体喷出，进而使该原料粉体以固相状态直接碰撞在基材来形成被膜的方法。此时，冷喷枪内的工作气体的温度被设定在比形成被膜的金属、合金、金属间化合物、陶瓷等原料粉体的熔点或软化点低的温度。因此，已知与用上述现有的方法形成的同种的金属被膜相比，用冷喷涂法形成的金属被膜的氧化或热变少，致密、高密度且密合性良好，且导电性、导热率高。

例如，作为采用现有的冷喷涂法的冷喷喷头，可以列举专利文献1的技术方案。该专利文献1公开了一种冷喷喷头，该冷喷喷头为具备逐步变细且呈圆锥状的压缩部、及与该压缩部连通的逐步变宽且呈圆锥状的膨胀部，用加热至熔点以下的温度的工作气体使原料粉体从该压缩部的喷头入口流入后，使之从该膨胀部前端的喷头出口作为超音速流喷出的冷喷喷头，其特征在于，膨胀部至少内周壁面由氮化物陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷中的任意一种陶瓷材料形成。

并且，专利文献2记载的冷气喷枪具备高压气体加热器、混合腔室及拉瓦尔喷头，所述高压气体加热器具有加热对象的气流流通的筒状压力容器及在该压力容器的内部配置的加热器，所述混合腔室可以将粒子从外部经由粒子供给管供给到流经内部的气流中，所述拉瓦尔喷头经由向下游收缩的收缩通路、随后的喷头狭缝部延续至扩散通路，其中，自气流的上游侧起依次连续地设置有所述高压气体加热器、所述混合腔室及所述拉瓦尔喷头，所述高压气体加热器与混合腔室内部的所述气流的接触面的至少一部分被隔热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-253889号公报

专利文献2：日本特表2009-531167号公报

发明内容

发明要解决的问题

就专利文献1而言，将原料粉体供给到高温工作气流入的腔室内，将该原料粉体加热至其熔点或软化点以下的高温后，从冷喷喷头与工作气流一同作为超音速流喷出。该专利文献1中，膨胀部用氮化物陶瓷等陶瓷材料形成，因而可以抑制原料粉体附着在冷喷喷头上及由此导致的喷头的堵塞。然而，在向腔室内供给原料粉体的原料粉体供给管线的前端形成的粉体端口位于腔室内，并在该腔室出口附近向冷喷喷头开口。