[发明专利]制备粉末材料涂层的方法和实施该方法的装置

说明书

本发明涉及涂覆和制备粉末材料涂层的领域，更具体地涉及制备粉末材料涂层的方法及实现该方法的装置。

现有技术已知一种制备粉末材料涂层的方法，包括把原料粉末材料导入一个加速粉末材料的气体流中，形成一个高速的气体-粉末射流，和把粉末材料喷涂到工件的表面(俄罗斯发明者证书NO.1618778，Cl.C23C4/00，1991)。

上述的方法有如下的缺点：涂层材料的颗粒的速度不能被气体流加速到加速涂料材料的气体的速度，并且形成涂层的方法不能在压力为P＜10×10⁵N/m²的工作气体的相对不高的参数下实施。

所述的缺点限制了该方法的工艺可行性和要相当多的功率输入。

还已知一个在工件表面制备粉末材料涂层的方法，工件材料选自包括金属、合金及绝缘材料，该方法包括形成工作运载气体的加速流，把粉末材料的颗粒加到气体流中，把形成的气体-粉末混合物供到加速超声喷嘴，和由气体流把粉末材料喷涂到工件的表面(WO91/19016，Cl.C23C4/00，B05B7/24，B05C19/00，1991)。

为实施该方法使用了一种装置，包括一个喷涂单元，包括一个超声喷嘴带有一个亚音速传送部分和一个超声部分，和一个中间喷嘴，一个供送压缩的工作运载气体的装置，和一个把气体一粉末混合物导入喷涂单元的装置(WO91/19016，Cl C23C4/00，B05B7/24，B05C19/00，1991)。

该已知方法和装置的缺点是：由于在应用的粉末材料颗粒上有表面氧化膜使涂层结构有氧化夹杂而限制了制备满足要求的质量的涂层材料的可行性；由于在要处理的工件的表面在压缩的壁层颗粒的减速而使颗粒加速过程效果不充分；制备的涂层的物化性能不够高；限制了控制气体流及形成涂层的粉末材料的速度的可行性；沿着超声喷嘴的加速通道的壁颗粒的摩擦及减速，导致了涂覆涂料的效率及喷涂系统的使用寿命的降低。所述的缺点干扰了制备高的物化性能的涂层，限制了制备高质量粉末材料涂层的可行性，也干扰了提供涂料过程的高效率及提供喷涂系统长寿命。

本发明的目的是提供一种制备粉末材料涂层的方法和实施该方法的装置，可扩大制备粉末材料或其混合物的涂层的工艺可行性，改进制备的涂层的物化性能，提高涂覆和制备涂层过程的效率和延长喷涂系统的寿命。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种由粉末材料制造涂层的方法，包括下列步骤：形成一个工作运载气体的加速流，把生成的气体-粉末混合物供入加速超声喷嘴，和借助气体流把粉末材料涂到工件的表面，其特征在于在把气体-粉末混合物供入加速超声喷嘴之前，由对初始粉末材料惰性的气体对气体-粉末混合物进行初步加速到由0.3≤M≤1.0限定的速度，其中M是马赫数，和由把气体-粉末混合物导入工作运载气体的加速流的芯部进行附加加速，和在把粉末材料涂到工件表面前，使粉末颗粒与气体分离。

形成工作运载气体的加速流相应于加速超声喷嘴的型面的变化的平方律实施。这就可以更有效地利用气体流的能量。

优选地，把气体-粉末混合物供入加速喷嘴足以加速运载气体和对粉末材料惰性的气体的合成流传送，按照加速喷嘴的计算条件调节。

本方法设计用空气或气体混合物作为工作载流气体和用不与粉末材料反应的气体或气体混合物对粉末材料惰性的气体。

在进行初步加速前，粉末在对粉末材料惰性的气体介质中进行机械、电化学或化学处理，和粉末材料供入该介质流中进入计量加料器。

最好用温度T≤300°K的气体用作对粉末材料惰性的气体。

气体-粉末混合物可以脉冲的方式从计量加料器导入加速流的芯部中。

在粉末材料涂到工件的表面时，工作表面可受到与输入的两相超声气流同轴的振动运动。

为了改变要涂覆表面的塑性，工件进行表面加热。

在涂覆涂层的过程中，可把电势加到要涂覆的工件上，电势的符号与气体-粉末混合物的流的颗粒的电荷相反。