一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴和涂层冷喷涂生产系统

摘要

本发明提供了一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴和涂层冷喷涂生产系统，涉及冷喷涂技术领域。该冷喷涂用上下游送粉喷嘴包括收缩管段、扩张管段和延长管段，收缩管段与扩张管段连通，扩张管段远离收缩管段的一端与延长管段连通，收缩管段设置有上游送粉嘴，延长管段设置有至少一个下游送粉嘴。上游送粉嘴和下游送粉嘴可以实现两种粉末的同时送粉，而不需要先将粉末进行混合后送粉，对粉末的比例、速度可控。同时还可以实现单独上游送粉或者单独下游送粉，减少喷嘴设备的拆卸工作，降低操作难度，可以实现制备粉末比例均匀变化的梯度涂层，尤其适用于性质相差较大的粉末进行复合涂层的制备，其结构简单，制作成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及冷喷涂技术领域，具体而言，涉及一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴和涂层冷喷涂生产系统。

背景技术

冷喷涂技术制备的涂层具有材料不发生融化和相变，厚度不受限制的优点，得到了众多企业和科研机构的广泛关注。

冷喷涂在制备复合涂层(至少两种粉末)时，通常采用的是将至少两种粉末进行混合，然后将混合粉末通过送粉器送粉至拉瓦尔喷嘴，实现复合涂层的制备，这种方法只能制作比例均匀的涂层，难以制备粉末比例均匀变化的梯度涂层。对于一些性质相差较大的粉末，有的粉末适合于工艺温度较高的工艺参数，有的粉末适合于工艺温度较低的粉末，这种就更难采用相同的工艺进行复合粉末的冷喷涂。

同时，冷喷涂喷嘴在喷涂硬质合金粉末、低熔点粉末时会发生磨损和堵塞现象，是造成喷嘴失效的主要形式，主要解决方法是降低喷涂的工艺参数，更换更耐磨的喷嘴材质或者降低喷涂的工艺参数，结果会使得涂层的性能达不到所需要的指标，且喷嘴的使用周期较短，成本较高。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴和涂层冷喷涂生产系统，其能够精确调控送粉比例和速率，有效改善易磨损问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴，其包括收缩管段、扩张管段和延长管段，所述收缩管段与所述扩张管段连通，所述扩张管段远离所述收缩管段的一端与所述延长管段连通，所述收缩管段设置有上游送粉嘴，所述延长管段设置有至少一个下游送粉嘴。

在可选的实施方式中，所述上游送粉嘴与所述收缩管段同轴设置。

在可选的实施方式中，所述下游送粉嘴与所述延长管段上游方向的侧壁呈30-90°角度设置。

在可选的实施方式中，所述下游送粉嘴垂直连通于所述延长管段的侧壁。

在可选的实施方式中，所述收缩管段和所述扩张管段可拆卸连接。

在可选的实施方式中，所述收缩管段设置有第一凸环，所述扩张管段设置有第一凹槽，所述第一凸环螺纹连接或套筒连接的方式连接至所述第一凹槽螺纹的内部。

在可选的实施方式中，当所述第一凸环和所述第一凹槽套筒连接时，所述第一凸环和所述第一凹槽之间还设置有密封圈。

在可选的实施方式中，所述扩张管段与所述延长管段可拆卸连接。

在可选的实施方式中，所述扩张管段设置有第二凸环，所述延长管段设置有第二凹槽，所述第二凸环螺纹连接或套筒连接的方式连接至所述第二凹槽的内部。

在可选的实施方式中，所述收缩管段的管径沿着所述收缩管段到所述延长管段的方向逐渐缩小，所述扩张管段的管径沿着所述收缩管段到所述延长管段的方向逐渐增大，所述延长管段的管径均一且等于所述扩张管段的最大管径。

第二方面，本发明提供一种涂层冷喷涂生产系统，其包括如前述实施方式任一项所述的冷喷涂用上下游送粉喷嘴。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明提供了一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴分别在收缩管段设置有上游送粉嘴，延长管段设置有至少一个下游送粉嘴。上游送粉嘴和下游送粉嘴可以实现两种粉末的同时送粉，而不需要先将粉末进行混合后送粉，对粉末的比例、速度可控。同时还可以实现单独上游送粉或者单独下游送粉，减少喷嘴设备的拆卸工作，降低操作难度。并且在送粉过程中可以调节上游和下游的送粉质量，进而可以实现制备粉末比例均匀变化的梯度涂层。对于一些性质相差较大的粉末，例如，有的粉末适合于工艺温度较高的工艺参数，有的粉末适合于工艺温度较低的粉末，本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴可以通过上下游同时送粉以适用于上述性质相差较大的粉末进行复合涂层的制备。本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴结构简单，制作成本低。具有上述冷喷涂用上下游送粉喷嘴的涂层冷喷涂生产系统可以实现对多种质相差较大的粉末浸渍涂层制备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴的结构示意图；

图2为本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴的拆分示意图。

图标：100-冷喷涂用上下游送粉喷嘴；110-收缩管段；111-上游送粉嘴；112-第一凸环；120-扩张管段；121-第一凹槽；122-第二凸环；130-延长管段；131-下游送粉嘴；132-第二凹槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴100，其包括收缩管段110、扩张管段120和延长管段130，收缩管段110与扩张管段120连通，扩张管段120远离收缩管段110的一端与延长管段130连通。

收缩管段110的管径沿着收缩管段110到延长管段130的方向逐渐缩小，收缩管段110设置有上游送粉嘴111，上游送粉嘴111与收缩管段110同轴设置。本申请中，通过将上游送粉嘴111与收缩管段110同轴设置，可以使得上游送粉嘴111送出的粉料直接随着气体流动。

扩张管段120的管径沿着收缩管段110到延长管段130的方向逐渐增大。

延长管段130的管径均一且等于扩张管段120的最大管径。延长管段130设置有至少一个下游送粉嘴131。下游送粉嘴131与延长管段130上游方向的侧壁呈30-90°角度设置。本申请中，下游送粉嘴131与延长管段130呈角度设置可以使得从下游送粉嘴131送至延长管道的粉料可以与从收缩管道来的粉料或气体有一定的冲击，便于下游送粉嘴131送入的粉料均匀分布。优选地，本申请中，下游送粉嘴131垂直连通于延长管段130的侧壁。本申请中，下游送粉嘴131的个数可以依据送粉数量来决定，当喷涂两种粉末时，下游送粉嘴131设置为1个，当喷涂多种粉末时，可以将下游送粉嘴131设置为多个，具体数量为喷涂粉末减1。

收缩管段110和扩张管段120的结构设置可以使具有一定压力和较低速度的气体产生超音速流。上游送粉嘴111将粉料送至收缩管道内，此时粉料在气流的冲击下快速扩散，并在气体的下带动从上游运动至下游并从出料口排出，同样的，下游送粉嘴131将粉料送至延长管道内，延长管道内的粉料在气流的运动下带动粉料从下游运动至出料口，当上游和下游同时进料时，上游进料的粉料和下游进料的粉料可以在延长管道内进行充分混合。

进一步地，请参阅图2，本申请中收缩管段110、扩张管段120和延长管段130可以为一体成型结构，也可以为分段式结构。优选地，本申请中收缩管段110、扩张管段120和延长管段130均为分段式结构，并且收缩管段110和扩张管段120可拆卸连接，扩张管段120与延长管段130可拆卸连接。

收缩管段110、扩张管段120和延长管段130之间形成可拆卸的分段式结构，易于加工，同时，由于喷嘴在使用过程中，容易出现堵塞或磨损的情况，分段式的结构可以快速实现对磨损和堵塞部分进行更换，而其余未磨损或堵塞的部分可以继续使用，有效降低了生产成本，同时，分段式结构也降低了加工难度。

实现收缩管段110和扩张管段120可拆卸连接，扩张管段120与延长管段130可拆卸连接的方式有多种，包括但不限于螺纹连接、卡箍连接、套筒连接等等。具体到本实施例中，本实施例示出了一种典型但非限制性示例，通过在收缩管段110的一端设置第一凸环112，扩张管段120的一端设置第一凹槽121，另一端设置第二凸环122，延长管段130设置有第二凹槽132，并且在第一凸环112和第二凸环122上分别设置外螺纹，第一凹槽121和第二凹槽132内分别设置内螺纹，第一凸环112螺纹连接至第一凹槽121螺纹的内部，第二凸环122螺纹连接至第二凹槽132的内部。本实施例中通过凹槽和凸环的结构即可实现将收缩管段110、扩张管段120和延长管段130之间的可拆卸连接，并且加工螺纹容易实施，螺纹连接在安装和拆卸时操作容易，容易实施。应理解，本申请中的“套筒连接”是指第一凸环112还可以直接套设于第一凹槽121的内侧，并且在第一凸环112和第一凹槽121之间设置密封圈进行密封，实现第一凸环112和第一凹槽121的套筒连接，此时，无需在第一凸环112和第一凹槽121上设置螺纹。第二凸环122和第二凹槽132也可以通过套筒连接的方式进行连接。

当前冷喷涂主要分为高压和低压冷喷涂，高压冷喷涂的粉末主要通过冷喷涂用上下游送粉喷嘴100的上游进行送粉，具有压力高、温度高的特点，适合于高硬度粉末材料；低压冷喷涂的粉末主要从冷喷涂用上下游送粉喷嘴100的延长段进行进入冷喷涂用上下游送粉喷嘴100内，也就是下游送粉，适合于低熔点等粉末材料。

本实施例提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100的工作原理是：依据粉料的特性(高硬度粉末材料或低熔点等粉末材料)分别选择从上游送粉嘴111和下游送粉嘴131中的至少一者进行送粉。

实施方案1：

采用本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100喷涂铜涂层时，采用上游送粉喷嘴。此时，将延长段直接拆卸掉，使得其直接变为上游送粉喷嘴。喷涂工艺参数设置为5MPa，800℃。

实施方案2：

采用本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100喷涂巴氏合金粉末时，将上游送粉嘴111堵塞上，此时变为下游送粉喷嘴，此时粉末从下游送粉嘴131进入，喷涂工艺参数为0.5MPa，温度设定为350℃。

实施方案3：

采用本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100喷涂Al/Al

从上述实施方案1-3可以看出，本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100可以实现单独上游送粉或者单独下游送粉或者上游下游同时送粉的操作，并且在送粉过程中可以调节上游和下游的送粉质量，进而可以实现制备粉末比例均匀变化的梯度涂层。对于一些性质相差较大的粉末，例如，有的粉末适合于工艺温度较高的工艺参数，有的粉末适合于工艺温度较低的粉末，本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100可以通过上下游同时送粉以适用于上述性质相差较大的粉末进行复合涂层的制备。

此外，本申请还提供了一种涂层冷喷涂生产系统，其包括上述冷喷涂用上下游送粉喷嘴100。

综上所述，本发明提供了一种冷喷涂用上下游送粉喷嘴100分别在收缩管段110设置有上游送粉嘴111，延长管段130设置有至少一个下游送粉嘴131。上游送粉嘴111和下游送粉嘴131可以实现两种粉末的同时送粉，而不需要先将粉末进行混合后送粉，对粉末的比例、速度可控。同时还可以实现单独上游送粉或者单独下游送粉，减少喷嘴设备的拆卸工作，降低操作难度。并且在送粉过程中可以调节上游和下游的送粉质量，进而可以实现制备粉末比例均匀变化的梯度涂层。对于一些性质相差较大的粉末，例如，有的粉末适合于工艺温度较高的工艺参数，有的粉末适合于工艺温度较低的粉末，本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100可以通过上下游同时送粉以适用于上述性质相差较大的粉末进行复合涂层的制备。本申请提供的冷喷涂用上下游送粉喷嘴100结构简单，制作成本低。具有上述冷喷涂用上下游送粉喷嘴100的涂层冷喷涂生产系统可以实现对多种质相差较大的粉末浸渍涂层制备。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。