一种用于化学气相沉积的反应设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于化学气相沉积的反应设备，其技术方案要点是包括炉罐、可拆卸连接于炉罐上的炉盖、加热系统、设置在炉盖上的预抽真空系统、冷却系统以及气流循环系统，利用预抽真空系统对炉罐内抽真空，打开冷却系统，利用加热系统升温，直至渗剂中的氯化物开始分解，与铝粉反应形成AlxCly、HCl等气态化合物，气态化合物与热态的叶片表面发生反应，在叶片与气态化合物接触的表面形成金属化合物渗层；同时，在气流循环系统的作用下，气态化合物沿着叶片复杂的内腔与外表面反复流动，从而在叶片表面形成质量稳定的渗层。

A reaction equipment for chemical vapor deposition

The invention discloses a reaction device for chemical vapor deposition, the technical proposal comprises a furnace tank, is detachably connected to the furnace tank on the furnace cover, heating system, vacuum pumping system, set up in the pre cover furnace cooling system and air circulation system, the use of pre vacuum pumping vacuum pumping system the furnace tank, open cooling system, heating the heating system, until the infiltration agent in the chloride starts to decompose, form AlxCly, HCl and other gaseous compounds with Al reaction, reaction surface of the blade and the hot gaseous compounds occur, contact between the blade and the gaseous compounds formed on the surface of metal compound layer; at the same time, in the air the circulatory system under the action of gaseous compounds along the inner cavity and the outer surface of the blade to form complex repeated flow layer quality stable on the surface of the blade.

【技术实现步骤摘要】
一种用于化学气相沉积的反应设备
本专利技术涉及热处理加工，特别涉及一种用于化学气相沉积的反应设备。
技术介绍
发动机高压涡轮导向叶片是航空发动机的重要热端部件，在工作条件下其表面存在高温氧化腐蚀现象，尤其是叶片的内腔腐蚀与氧化已成为发动机设计的一项技术难题。为了提高叶片的可靠性和延长叶片使用寿命，高导叶片内外流道表面同时采用了高温防护技术，即在高导叶片外流道表面制备深度为0.02~0.055mm的渗铝层，内腔制备0.01~0.035mm的渗铝层，从而起到良好的抗高温氧化和抗腐蚀作用。金属渗层可以通过多种方法制备，如：固体法、气体法、料浆法、化学气相沉积法。1、固体法是将需要涂覆的零件置于容器内，容器用粉状混合物填充。固体法简单，无须使用复杂的夹具和设备，主要是用以制取没有气孔和没有剥落缺陷的高质量均匀涂层。2、料浆法是涂层材料以料浆形式，即以金属氧化物粉末或其他化合物粉末的浓缩悬浮液的形式，喷涂在零件表面上，然后在高温下烧结。料浆法生产效率高，但是也无法用于带有内腔的零件。3、气体法和化学气相沉积法均是用气体法制取涂层，先制成含饱和元素的气态化合物，然后将其输送给零件，经过热分解反应、还原反应、歧化反应或其他输气反应而沉淀出饱和元素的原子，形成涂层。但是气体法不可控，而且渗层深度较浅。最新研究的化学气相沉积是将反应气体直接通入设备中，通过扩散和对流进入零件内腔气冷通道中的反应气体与灼热的零件内表面进行化学反应，在内腔表面生成沉积或扩散型防护涂层，特别适合于导向叶片组合件气冷内腔防护涂层的制备，但国内化学气相沉积技术才刚刚起步，还需要本领域技术人员从设备上进行深入研究。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于化学气相沉积的反应设备，实现了在复杂内腔叶片的内、外表面同时涂覆金属渗层，结构简单合理，工程化应用水平较高。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于化学气相沉积的反应设备，包括：炉罐、可拆卸连接于炉罐上的炉盖、加热系统、预抽真空系统、冷却系统以及气流循环系统；所述炉罐内设有凸出于炉罐底部的工装以及环设在工装圆周方向的导风筒，所述工装的侧壁上设有第一通孔；所述炉盖上设有延伸向炉罐内的搅拌风扇、与导风筒相对接的托板，所述托板上设有第二通孔；所述托板、导风筒与工装围合形成风道一，所述导风筒外壁与炉罐内壁之间形成风道二，搅拌风扇在旋转过程中形成气流，气流沿着风道二、风道一、风道二的路径构成气流循环系统；所述预抽真空系统包括炉盖连接管、与炉盖连接管相连通的真空过滤装置，所述真空过滤装置上连接有用于抽气的机械泵；所述冷却系统包括冷却管路，所述冷却管路凸出于炉盖的上表面且沿着炉盖的圆周方向环设，所述冷却管路的侧壁上设有用于与外接冷却水相连的进水嘴与出水嘴。通过采用上述技术方案，将炉盖盖在炉罐上，利用预抽真空系统对炉罐内抽真空，利用加热系统升温，同时打开冷却系统，直至渗剂中的氯化物开始分解，与铝粉反应形成AlxCly、HCl等气态化合物，气态化合物与热态的叶片表面发生反应，在叶片与气态化合物接触的表面形成金属化合物渗层；同时，在气流循环系统的作用下，气态化合物沿着叶片复杂的内腔与外表面反复流动，从而在叶片表面形成质量稳定的渗层。本专利技术进一步设置为：所述炉盖的上表面圆心处凸出设有安装座，所述安装座上设有电机，所述电机的电机轴上连接有用于驱动搅拌风扇旋转的转轴。通过采用上述技术方案，利用电机驱动转轴旋转，带动搅拌风扇进行转动，进而在炉罐内产生气流，气流沿着通道二、通道一、通道二循环旋转，从而实现气流在炉罐内的循环流动。本专利技术进一步设置为：所述炉盖朝向炉罐内的一侧凸出设有环形隔热组件，所述环形隔热组件环绕转轴设置，所述环形隔热组件的底壁上凸出设有延伸杆，所述延伸杆远离环形隔热组件的一端与托板相连接。通过采用上述技术方案，炉罐内设置环形隔热组件，环形隔热组件围设在转轴的圆周方向上，该反应设备在加热过程中，炉罐内温度较高，环形隔热组件具有良好的隔热作用，有效阻挡炉罐内的高温向炉盖方向传递；设置延伸杆将环形隔热组件与托板之间连接，在环形隔热组件与托板之间形成安装搅拌风扇的空间，搅拌风扇在旋转过程中，产生向圆周外侧的离心力，驱动气流向通道二运动。本专利技术进一步设置为：所述托板的圆周侧壁上环绕设有向下倾斜的环形边沿，所述环形边沿与托板的底面共同围成用于罩设导风筒上方的敞口的密封罩。通过采用上述技术方案，当炉盖盖设在炉罐上后，密封罩罩设在导风筒上方的敞口，使得托板与导风筒之间直接对接，进入导风筒内的气流通过第二通孔流出导风筒，有利于提高气流循环系统的流畅性。本专利技术进一步设置为：所述安装座内设有冷却空腔，所述安装座的侧壁上设有分别与冷却空腔相连通的进水管与出水管。通过采用上述技术方案，向进水管内通入冷却水，冷却水经过冷却空腔后，从出水管排出，持续向进水管内通水，实现对安装座起到良好的冷却、降温作用，从而对电机进行较好的保护。本专利技术进一步设置为：所述炉盖连接管包括凸出于炉盖上表面的竖管一、垂直于竖管一设置的横管一，所述竖管一贯穿环形隔热组件至与炉罐相连通；所述真空过滤装置包括竖直延伸的过滤管以及设置在过滤管内的滤芯，所述过滤管的侧壁上垂直设有向相反方向延伸的横管二与横管三，所述横管二与横管一通过法兰连接，所述横管三与机械泵相连。通过采用上述技术方案，炉盖连接管贯穿环形隔热组件，并与炉罐相连通设置，炉罐内部弥漫着粉尘，在机械泵抽气的过程中，滤芯对粉尘起到有效的阻挡作用，防止粉尘从炉罐内部溢出，从而保证预抽真空系统的使用稳定性。本专利技术进一步设置为：所述横管二的侧壁上设有用于对炉罐内气压进行放气的放气阀以及用于测量炉罐内真空度的真空硅管。通过采用上述技术方案，由于炉盖连接管是贯穿于环形隔热组件设置，在炉罐加热过程中，炉罐内气压升高，此时，机械泵处于关闭状态，不能及时排出炉罐内的空气，利用放气阀及时对炉罐内多余的空气排出；利用真空硅管配合机械泵对炉罐内进行抽气，实现对炉罐内真空度的监测。本专利技术进一步设置为：所述炉盖上设有用于排出炉盖内气压的排气阀、监测炉盖内气压的压强表以及用于配合安装热电偶以监测炉罐内温度的热电偶安装座。通过采用上述技术方案，加热时，炉盖内的气体会发生膨胀，利用排气阀及时对炉盖内的气体进行放气，利用压强表实时监测炉盖内的气压情况；在热电偶安装座上安装热电偶，实现监测炉罐内的温度，有利于提高该设备在使用过程中的安全性能。本专利技术进一步设置为：所述炉盖的圆周壁上设有连接耳，所述连接耳上设有定位孔，所述炉罐接近罐口的圆周壁上设有双层法兰盘，所述双层法兰盘的下层盘体上设有用于与定位孔插接配合的定位销。通过采用上述技术方案，利用定位销插接在定位孔内，实现将炉盖盖设在炉罐上，进行初步定位，提高了炉盖安装过程的方便、快捷性。本专利技术进一步设置为：所述双层法兰盘沿其圆周方向上均布设有若干个U型缺口一，所述炉盖上沿其圆周方向均布设有若干个与U型缺口一相对的U型缺口二，所述双层法兰盘在U型缺口一内铰接设有紧固螺栓，所述紧固螺栓的非铰接端设有用于将炉盖固定在炉罐上的调节螺帽。通过采用上述技术方案，待定位销插进定位孔内后，将U型缺口一与U型缺口二相对，转动紧固螺栓依次穿过U型缺口一、U型缺口二，利用调节螺帽旋紧在紧固螺栓上，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于化学气相沉积的反应设备，其特征在于，包括：炉罐(1)、可拆卸连接于炉罐(1)上的炉盖(2)、加热系统、预抽真空系统(3)、冷却系统(4)以及气流循环系统(5)；所述炉罐(1)内设有凸出于炉罐(1)底部的工装(6)以及环设在工装(6)圆周方向的导风筒(7)，所述工装(6)的侧壁上设有第一通孔(611)；所述炉盖(2)上设有延伸向炉罐(1)内的搅拌风扇(8)、与导风筒(7)相对接的托板(9)，所述托板(9)上设有第二通孔(91)；所述托板(9)、导风筒(7)与工装(6)围合形成风道一(10)，所述导风筒(7)外壁与炉罐(1)内壁之间形成风道二(11)，搅拌风扇(8)在旋转过程中形成气流，气流沿着风道二(11)、风道一(10)、风道二(11)的路径构成气流循环系统(5)；所述预抽真空系统(3)包括炉盖连接管(12)、与炉盖连接管(12)相连通的真空过滤装置(13)，所述真空过滤装置(13)上连接有用于抽气的机械泵(14)；所述冷却系统(4)包括冷却管路(15)，所述冷却管路(15)凸出于炉盖(2)的上表面且沿着炉盖(2)的圆周方向环设，所述冷却管路(15)的侧壁上设有用于与外接冷却水相连的进水嘴(16)与出水嘴(17)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于化学气相沉积的反应设备，其特征在于，包括：炉罐(1)、可拆卸连接于炉罐(1)上的炉盖(2)、加热系统、预抽真空系统(3)、冷却系统(4)以及气流循环系统(5)；所述炉罐(1)内设有凸出于炉罐(1)底部的工装(6)以及环设在工装(6)圆周方向的导风筒(7)，所述工装(6)的侧壁上设有第一通孔(611)；所述炉盖(2)上设有延伸向炉罐(1)内的搅拌风扇(8)、与导风筒(7)相对接的托板(9)，所述托板(9)上设有第二通孔(91)；所述托板(9)、导风筒(7)与工装(6)围合形成风道一(10)，所述导风筒(7)外壁与炉罐(1)内壁之间形成风道二(11)，搅拌风扇(8)在旋转过程中形成气流，气流沿着风道二(11)、风道一(10)、风道二(11)的路径构成气流循环系统(5)；所述预抽真空系统(3)包括炉盖连接管(12)、与炉盖连接管(12)相连通的真空过滤装置(13)，所述真空过滤装置(13)上连接有用于抽气的机械泵(14)；所述冷却系统(4)包括冷却管路(15)，所述冷却管路(15)凸出于炉盖(2)的上表面且沿着炉盖(2)的圆周方向环设，所述冷却管路(15)的侧壁上设有用于与外接冷却水相连的进水嘴(16)与出水嘴(17)。2.根据权利要求1所述的一种用于化学气相沉积的反应设备，其特征在于：所述炉盖(2)的上表面圆心处凸出设有安装座(18)，所述安装座(18)上设有电机(19)，所述电机(19)的电机(19)轴上连接有用于驱动搅拌风扇(8)旋转的转轴(20)。3.根据权利要求2所述的一种用于化学气相沉积的反应设备，其特征在于：所述炉盖(2)朝向炉罐(1)内的一侧凸出设有环形隔热组件(21)，所述环形隔热组件(21)环绕转轴(20)设置，所述环形隔热组件(21)的底壁上凸出设有延伸杆(23)，所述延伸杆(23)远离环形隔热组件(21)的一端与托板(9)相连接。4.根据权利要求3所述的一种用于化学气相沉积的反应设备，其特征在于：所述托板(9)的圆周侧壁上环绕设有向下倾斜的环形边沿(24)，所述环形边沿(24)与托板(9)的底面共同围成用于罩设导风筒(7)上方的敞口的密封罩(25)。5.根据权利要求2所述的一种用于化...

【专利技术属性】
技术研发人员：季万洪，季年国，季年军，
申请(专利权)人：南京龙力机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32