[发明专利]改进的等离子体转移金属丝弧热喷镀装置及方法

权利要求书

1、一种等离子体转移金属丝弧热喷镀装置，它用于对一个表面喷镀镀层，该装置包括：一个阴极(51)，它具有第一负电位；一个喷嘴(50)，它大体上间隔开地围绕着所述阴极(51)的自由端，并具有与所述阴极自由端相对的收缩孔(55)，所述喷嘴(50)具有第二正电位；一个等离子体气体源，该气体源引导等离子体气体进入围绕着所述阴极(51)的所述喷嘴(50)并从所述收缩喷嘴孔(55)排出；以及金属丝送进器(58a、58b)，该送进器(58a、58b)不断地将金属丝原料(56)的自由端引导至所述收缩喷嘴孔(55)的相对处，且所述金属丝原料(56)具有与所述喷嘴(50)相同的第二正电位，从而使所述装置在所述金属丝原料自由端与熔融所述金属丝原料自由端的所述阴极(51)之间建立起等离子体转移弧，而所述等离子体气体从所述收缩喷嘴孔(55)排出，雾化已熔融的原料，并将已雾化的熔融金属丝原料推向所述表面，从而喷镀所述表面。

2、如权利要求1所述的等离子体转移金属丝弧热喷镀装置，其特征在于，所述阴极和所述喷嘴安装成一个可围绕所述金属丝原料的纵向轴线进行旋转的组件，且保持所述喷嘴和所述金属丝原料的所述相同第二正电位，所述阴极和喷嘴组件可围绕所述金属丝原料旋转，以引导所述等离子体转移弧可旋转地通过所述金属丝原料的所述纵向轴线，从而喷镀与所述喷嘴的所述收缩孔相对的内弧形表面。

3、如权利要求1所述的等离子体转移金属丝弧热喷镀装置，其特征在于，所述喷嘴包括：一个封闭的环形腔，它围绕着所述阴极，并与之相隔开；和一个进口，该进口与所述收缩喷嘴孔相隔开，并相对所述环形腔的轴线成一角度，所述等离子体气体在压力下被导入所述封闭的环形喷嘴腔，以建立一个围绕所述阴极的涡流等离子体气体流动，并从所述收缩喷嘴孔排出。

4、如权利要求2所述的等离子体转移金属丝弧热喷镀装置，其特征在于，所述金属丝原料的所述纵向轴线与所述等离子体转移弧之间的夹角小于90°。

5、如权利要求2所述的等离子体转移金属丝弧热喷镀装置，其特征在于，所述金属丝送进器包括一个大体为管状的导电金属丝导向器，所述金属丝原料通过此导向器被送向与所述金属丝导向器接触的所述喷嘴收缩孔，且当所述阴极和喷嘴组件围绕所述金属丝原料的所述纵向轴线旋转时，所述金属丝导向器与所述喷嘴进行持续的电接触。

6、如权利要求1所述的等离子体转移金属丝弧喷镀装置，其特征在于，所述装置包括：一个高压直流电源，该高压直流电源具有一个负极，它可连接至所述阴极以建立所述阴极的负电位，和一个正极，该正极可连接至所述喷嘴，以建立所述喷嘴的正电位，从而在所述阴极和所述喷嘴之间激发电弧；一个先导等离子体直流电源，该先导等离子体直流电源具有连接至所述阴极的负极和连接至所述喷嘴的正极，以增加所述电弧的能量状态，从而延伸所述电弧通过所述收缩喷嘴孔，并形成收缩等离子体弧；以及一个单独的主直流电源，该主直流电源具有连接至所述阴极的负极和连接至所述金属丝原料的正极，以增加所述收缩等离子体弧的能量状态，所述金属丝原料和所述喷嘴电相连，以便在所述喷嘴和所述金属丝原料上维持相同的第二正电位，从而将所述收缩等离子体弧延伸至所述金属丝原料，并在所述金属丝原料与所述阴极之间建立所述等离子体转移弧。  

 7、一种表面喷镀方法，该方法采用等离子体转移金属丝弧热喷镀装置以稠密的金属镀层喷镀一个表面，所述装置包括：一个阴极；一个喷嘴，该喷嘴大体上间隔开地围绕所述阴极的自由端，并具有与所述阴极自由端相对的收缩孔；以及金属丝送进器，它将金属丝的自由端引导至所述收缩喷嘴孔的相对处，所述方法包括：

引导等离子体气体进入围绕所述阴极的所述喷嘴并从所述收缩喷嘴孔排出；

通过在所述阴极和所述喷嘴之间建立电位差从而在它们之间激发先导电弧，其中所述阴极具有负电位，而所述喷嘴具有正电位；

通过向所述电弧增加电能，延伸所述电弧通过所述收缩喷嘴孔，并形成一个收缩的延伸等离子体弧；和

通过在所述金属丝原料自由端和所述阴极之间建立电位差，将所述收缩的延伸等离子体弧从所述喷嘴转移至所述金属丝原料的所述自由端，其中所述金属丝原料和所述喷嘴具有相同的正电位，而所述阴极具有一个负电位，从而熔融所述金属丝原料自由端，所述等离子体气体雾化已熔融的原料，并将已雾化的熔融原料推进至所述表面上，从而在所述表面上形成所述稠密的金属镀层。