[发明专利]电子束辅助真空电扫超音速沉积喷枪

说明书

本发明公开了一种电子束辅助真空电扫超音速沉积喷枪，包括冷喷头、高能电子束发射器以及电子束控制装置，所述电子束控制装置安装于高能电子束发射器出射口处用于控制电子束的发射方向，以使得电子束与冷喷头喷射方向汇聚于一点。本发明通过高能电子束发射器可对基体和粉末束中的粉末粒子加热，通过温度控制可使得粉末粒子在固态状态下提高温度，提高固体粒子的塑性，使的基体表面温度提高甚至熔融，以降低固体粒子沉积需要的临界速度，或者可使得粉末粒子加热后在相变条件下沉积，实现热喷涂，同时粉末粒子沉积过程对基体形成夯实、强化效应，进一步提高沉积层结合强度；而且利于控制整个喷涂介质的方向，防止喷涂过程的飞溅和发散现象。

技术领域

本发明涉及表面喷涂技术领域，特别涉及一种电子束辅助真空电扫超音速沉积喷枪。

背景技术

现有超音速冷喷涂技术通常是利用压缩气体通过缩放型拉瓦管产生超音速气流，将粉末沿轴向送入超音速气流中，形成气-固双相流，经加速后在完全固态下撞击基体，发生较大的塑性变形而沉积在基体表面上形成涂层。为了提高粉末的沉积效率，通常通过空气加热的方式对粉末粒子进行加热，该加热方式只可满足粉末粒子固体状态下的加热，无法适应于不同的喷涂工况。

因此，需要一种电子束辅助真空电扫超音速沉积喷枪，以使得粉末可在固态和熔融态切换，进而实现冷喷涂和热喷涂的切换。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电子束辅助真空电扫超音速沉积喷枪，该结构通过高能电子束发射器作为辅助设备用于对基体及粉末束加热，可使得粉末以较高的温度沉积于更高温度的基体表面，从而提高喷涂沉积效率，甚至实现热喷涂和基于相变的沉积，进而实现冷喷涂和热喷涂的切换，提高喷枪的适用范围，同时高速粉末射流还对基体形成夯实、强化效应，提高了材料沉积强度甚至一体化成型。

本发明的电子束辅助真空电扫超音速沉积喷枪，包括冷喷头、高能电子束发射器以及电子束控制装置，所述电子束控制装置安装于高能电子束发射器出射口处用于控制电子束的发射方向，以使得电子束与冷喷头喷射方向汇聚于一点。

进一步，所述冷喷头包括顺序设置的送粉装置、静电发生装置、拉瓦尔喷管、喷嘴以及偏转线圈Ⅰ，所述静电发生装置用于使送粉装置中送出的粉末粒子带电，所述拉瓦尔喷管中通入高压气体用于使带电粒子加速并使得加速后的粒子通过喷嘴喷出，所述偏转线圈Ⅰ设置于喷嘴出口端用于控制带电粒子束的喷射方向。

进一步，电子束控制装置为安装于高能电子束发射器出射口处的偏转线圈Ⅱ，所述偏转线圈Ⅱ用于控制电子束以使得电子束实时与喷嘴喷出的带电粒子束汇聚于一点。

进一步，所述冷喷头还包括设置于送粉装置出口侧用于对粒子进行加热的加热装置。

进一步，所述冷喷头还包括加速装置，所述加速装置设置于拉瓦尔喷管出口侧，所述加速装置具有加速电场用于使带电粒子加速并使得加速后的粒子通过喷嘴喷出。

进一步，所述拉瓦尔喷管出口端设置有用于使带电粒子束聚焦的一级磁透镜，所述加速装置设置于一级磁透镜出口端侧。

进一步，所述喷嘴外接有使粒子束聚焦的二级磁透镜，所述偏转线圈Ⅰ安装于二级磁透镜出口端。

进一步，所述冷喷头还包括壳体，所述送粉装置连接于壳体顶部用于将粉末送至壳体内部，所述喷嘴设置于壳体底部并竖向正对送粉装置出口端，所述壳体上设置有用于为拉瓦尔喷管通入高压气体的进气口。

进一步，所述壳体上还开设有用于抽出气体以使壳体内形成近真空环境的抽气口。