[发明专利]真空冷喷涂系统

说明书

本发明提供一种真空冷喷涂系统，包括送粉器、连接于压缩气源的气体控制单元、连接于送粉器和气体控制单元的真空沉积室、设置于真空沉积室内的喷涂管以及连接于真空沉积室的真空排气单元。其中，气体控制单元用于调节进入真空沉积室的喷涂气体压力及流量，喷涂管用于在真空沉积室内进行真空喷涂作业，送粉器用于为真空喷涂作业提供喷涂粉末，真空排气单元用于抽取真空沉积室内真空喷涂作业后的喷涂气体，以使得真空沉积室以一定真空度维持动态真空状态，系统内喷涂用气流量和真空排气流量一致，从而使得真空冷喷涂系统在真空冷喷涂过程中始终维持真空动态平衡。

技术领域

本发明涉及喷涂设备技术领域，尤其涉及一种真空冷喷涂系统。

背景技术

冷喷涂是基于空气动力学原理的一种新型喷涂技术，其利用低温、超音速气体射流加速喷涂粒子，最终以固态形式与基体发生塑性碰撞而实现涂层沉积。相比于其他热喷涂技术，该工艺可以避免材料在喷涂过程中发生过热、氧化、晶粒长大等现象，因而在各种功能涂层的制备中得到广泛应用。但将小粒径材料(1μm)应用于冷喷涂工艺制备超薄涂层时，由于超细粉末质量轻且流动性差，导致其受激波影响沉积效率低、沉积质量差，传统冷喷涂工艺难以形成高质量的薄膜涂层。根据研究显示，射流的激波随着环境的压力降低会会明显减弱，因此，在真空环境实施冷喷涂工艺成为了解决超细粉末沉积的重要突破点。

将冷喷涂工艺在真空环境下开展实施存在诸多问题。由于冷气动力喷涂技术是利用气体带动粉末加速撞击基材实现沉积，喷涂过程需要释放大量气体，而一般真空环境的建立需要在一定空间内将气体抽出并保持密闭状态以维持真空度，因此二者的结合中只能建立一种动态平衡的真空环境，在喷涂排气与真空抽气中实现喷涂作业空间的真空度动态稳定，以保证喷涂沉积质量的一致性，现有的研究均证明了真空环境对冷喷涂中超细粉末沉积的增益作用，但尚未可靠、稳定的设备组建方案以实现该技术的有效应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种真空冷喷涂系统，所述真空冷喷涂系统能够维持喷涂排气与真空抽气的真空动态平衡，实现超细粉末的真空冷喷涂。

本申请提供一种真空冷喷涂系统，包括送粉器、连接于压缩气源的气体控制单元、连接于所述送粉器和所述气体控制单元的真空沉积室、设置于所述真空沉积室内的喷涂管、连接于所述真空沉积室的真空排气单元；其中，所述气体控制单元用于控制调节进入所述真空沉积室的喷涂用气的气体压力及流量，所述喷涂管用于在所述真空沉积室内进行真空喷涂作业，所述送粉器用于为真空喷涂作业提供喷涂粉末，所述真空排气单元用于抽取所述真空沉积室内真空喷涂作业后的喷涂气体，以使得所述真空沉积室内以一定真空度维持真空动态平衡状态。

在本申请的一些实施例子，所述送粉器采用负压送粉形式。

在本申请的一些实施例子，所述气体控制单元包括连接于所述真空沉积室的主气出口和连接于所述送粉器的送粉气出口，所述送粉器采用主动供气送粉形式或负压送粉形式；所述真空沉积室包括连接于所述主气出口的主气接口、连接于所述送粉器的送粉接口以及连接于所述主气接口、所述送粉接口与所述喷涂管的混合管。

在本申请的一些实施例子，该真空冷喷涂系统还包括气体加热器，所述气体加热器分别连接所述气体控制单元的主气出口和所述真空沉积室的主气接口。

在本申请的一些实施例子，该真空冷喷涂系统还包括真空控制柜，所述真空控制柜通信连接于所述真空沉积室和所述真空排气单元，以用于设置所述真空沉积室的喷涂工作真空压力，并通过检测所述真空沉积室内的实时真空压力值与设置的所述喷涂工作真空压力进行闭环控制，从而控制所述真空排气单元调节排气量。

在本申请的一些实施例子，所述真空排气单元包括真空泵组和电动阀门，所述电动阀门分别连接所述真空沉积室和所述真空泵组；所述真空泵组通过所述真空控制柜预设排气功率，所述电动阀门通过接收所述真空控制柜的控制信号进行开合度调节。

在本申请的一些实施例子，所述真空泵组包括一个真空泵，或多个独立或组合方式运行的真空泵。