本发明专利技术涉及一种材料表面防腐蚀处理的设备，是采用冷气体动力喷涂金属防腐蚀涂层的便携式冷气体动力喷涂装置；车间气源经调节阀接入，经过气体控制和分流单元三通式分成两路，一路经主气流量与压力控制阀进入气体加热器，气体预热后由金属软管进入的气粉混合腔；另一路经送粉气流量与压力控制阀进入刮板式送粉器，控制送粉量进入粉体加热器，经过金属软管进入喷嘴；气粉加速后实现表面涂层沉积；本发明专利技术装置结构紧凑，原理可靠，携带和使用方便，沉积效率高，气体和粉体利用率好，涂层成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对材料表面进行防腐蚀处理的工艺设备，具体是 一种采用冷气体动力喷涂金属防腐蚀涂层的小型化便携式冷气体动 力喷涂装置。
技术介绍
冷喷涂工艺原称冷气动力喷涂法(CGSM: Cold gas-dynamic spray Method),其发现源于一次偶然机会。上个世纪80年代中期，俄罗斯 科学院设在西伯利亚诺沃西比尔斯克市的理论与应用力学研究所，在 进行超音速风道负载颗粒流的实验时，对宇宙飞船侵蚀所进行的观测 中，主持该项工作的A. N. PAPYRIN教授得出一个惊人的发现当颗粒速度超过某一定值时，颗粒的磨损效应会转化成很强的粘附力。带 着这一认识，A.N.PAPARIN移居美国，并接受一家汽车制造财团的支 持。1994年底申报专利并在一次热喷涂会议上首次提出冷喷涂。在 这位俄国教授日后的工作中，有两位人物起了关键作用 一位是德国 林德(LINDE)气体公司的P. Heinrich，他是德国热喷涂协会的一 名执委；另一位是汉堡联部武装部队大学的Kreye教授。由于他们的 参与，促成建立了 "热喷涂主管中心"，成为该大学与气体公司的联 合项目。在此后的二年中，对这项新工艺的优势及潜在特点在汉堡及 慕尼黑采用相同的设备做了系统的研究，其中，该大学注重理论问题， LINDE气体公司则集中开发设备的应用问题。2000年末，冷喷涂首次 获得工业应用，近期又相继建立了一些冷气处理工艺公司，成为一家持有执照的冷喷涂装置的供应商，使冷喷涂技术登上了市场舞台。中国专利200410034941. 3， 200210053384. 7， 200420038778. 6, 200510083138. 3，美国专利6759085等对超音速冷气动力喷涂装置及 技术都有所涉述，包括设备的主体及关键部件喷枪的设计和优化。但 所涉及的设备都需要采用较高的工艺压力，需采用专门的气体供应设备，使得设备巨大，不利于展开现场施工和工程化应用。由于粉体的 沉积效率较低，导致原料大量浪费和环境污染。上述专利涉及的冷喷 涂设备多用于小型构件和部件的修复，表面功能化，起到了很好的作 用，但是由于结构的原因，无法快速大规模制备金属防护涂层，限制 了上述冷喷涂设备在腐蚀防护领域的应用。所以现有的冷喷涂设备都 比较庞大，不方便进行现场施工和工程化应用，限制了冷喷涂技术在 金属腐蚀防护领域的应用和发展。另外，原材料未经严格筛选和设计， 其沉积效率不高，造成资源浪费并增加工艺成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种小型 化冷喷涂设备，实现冷喷涂设备便携化，方便在各种场合的应用；该 装置在现场施工时，采用车间气源(压力〈0. 8MPa)，可有效沉积涂层； 沉积金属防护涂层(锌、铝或锌铝合金涂层)时，沉积效率可达到 90%以上。为了实现上述目的，本专利技术装置的主体结构包括气体控制分流单 元、主气流量与压力控制阀、气体加热器、金属软管、送粉气流量与 压力控制阀、粉体加热器、送粉器、气粉混合腔、拉阀尔喷嘴和调节 阀；车间气源(0.6-0.8MPa)经调节阀接入设备，经过气体控制和分流单元三通式分成两路， 一路经主气流量与压力控制阀进入气体加热 器，气体预热到需要温度后由金属软管进入的气粉混合腔；另一路经 送粉气流量与压力控制阀进入刮板式送粉器，控制送粉量进入粉体加 热器，然后经过金属软管进入拉阀尔喷嘴的离喉部1-2cm处；气粉在拉阀尔喷嘴中加速到超音速，实现在工件表面的涂层沉积；当主气进 口和送粉气路经控制达到流量和压力要求后，进入由混合腔和拉阀尔 喷嘴，喷嘴体长度不超过40cm，可由人工自由控制操作；本装置的主 体尺寸50cn^50cn^80cm，主气路直径6-8ram，送粉器气路直径4-6mm， 至拉阀尔后变成直径2-3mm。本专利技术的气体加热器或粉体加热器包括电阻丝、绝缘加热腔体和 金属管，被加热的空气和送粉气路的金属管进行热交换，使金属粉体得到加热，可喷材料体系的最高温度为30(TC，金属管的绕箍次数为 5-7箍，总长度3-4米，加热能力在15分钟内上升到300。C。本专利技术的送粉器主体包括加压器、加粉罐、外壳、进粉凹槽、转 轴和送粉气路，粉末置于加粉罐中，由于重力和压力，部分粉末进入 转轴的进粉凹槽中，进粉凹槽在马达的带动下，转至送粉气路中，由 加压器中的气流带入喷涂装置中心，送粉量由进粉凹槽的尺寸和数量 以及转轴的速度共同控制。本专利技术的喷嘴结构包括拉阀尔喷嘴、压力探测接口、温度探测接 口、主气进口和送粉气路，主气经由主气进口进入气粉混合腔，送粉 气和粉体由主气进口进入混合腔，送粉处离拉阀尔喷嘴喉部2-3cm， 然后由拉阀尔喷嘴将粉体加速到所需速度，压力探测接口和温度探测 接口用于测量和控制拉阀尔喷嘴的入口压力和入口温度。本专利技术对喷涂材料的设计和控制要求是冷喷涂应用材料为金属 锌、铝或锌铝合金腐蚀防护涂层，所涉及的锌铝合金可为任意比例的 锌铝合金粉末，也可以是锌粉和铝粉的机械混合物；采用混合锌粉和 铝粉时，目标涂层的铝含量含量大于10%，粉末中需比目标涂层的铝 重量含量低5%;当所需目标涂层铝重量含量低于10%时，仅可采用锌 铝合金粉末制备锌铝涂层；为达到控制成本，节约时间，提高效率的 百的，制备锌、铝或锌铝合金防腐涂层遵循下列工艺参数和方法；处 理材料范围各类结构钢材料；前处理为表面经喷砂除油处理，喷 砂处理10-15min;金属粉末包括锌粉、铝粉或锌铝合金粉末或锌 粉和铝粉的混合粉，需经300目 800目标准筛过筛，以保证粉体颗 粒间的尺寸相差较小，使用前在12(TC条件下烘干30min;为降低涂 层的孔隙率，可在金属粉末中加入重量比为0.5-1.5%的氧化铝，氧 化铝在涂层中的作用是由于其碎裂而填充在涂层的颗粒之中，由于氧 化铝会增加涂层的含氧量从而降低结合力以及阻挡介质渗透的可能 性，所以氧化铝的含量不能高于此规定。本专利技术设计应用时，载气种类，N2;送粉气压力0.75-0.8MPa; 主气进口压力0.7-0.75MPa,用气流量0. 2-0. 5m7分钟；载气温度，240-300°C;粉末温度，220-300。C;扫描速率15-25cm/s;扫描道数 l-4道，送粉速率2-10g/s;喷涂距离15-40mm，使沉积斑保持在 1.2cm以上，1.5cm以下；喷涂工艺控制在上述参数范围内，1平方 米工件的处理时间可控制在40分钟以内，处理厚度可达到 150-200um，铝粉的沉积效率可在90%以上，锌粉的沉积效率可达到 85%以上。本专利技术与现有技术相比，通过改进喷嘴和送粉位置，解决喷嘴喉 部堵塞问题，可以提高送粉气路的工艺温度，从而降低所需要的载气 压力，采用车间气源，不需使用空压机，实现设备的小型化；通过工 艺参数和原材料的控制，可快速制备性能较高的金属防护涂层，其结 合力在10MPa上下，孔隙率低于2%，含氧量低于2%;沉积金属防护 涂层(锌、铝或锌铝合金涂层)时，沉积效率可达到85%以上，提高 了气体和粉体的利用效率，有效降低涂层制备成本。附图说明图1为本专利技术的主体结构原理示意图。图2为本专利技术的气体或粉体加热器内部结构原理示意图。 图3为本专利技术的送粉器结构原理示意图。 图4为本专利技术的喷嘴组装结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种便携式冷气体动力喷涂装置，主体结构包括气体控制分流单元、主气流量与压力控制阀、气体加热器、金属软管、送粉气流量与压力控制阀、粉体加热器、送粉器、气粉混合腔、拉阀尔喷嘴和调节阀，其特征在于车间气源经调节阀接入，经过气体控制分流单元三通式分成两路，一路经主气流量与压力控制阀进入气体加热器，气体预热后由金属软管进入的气粉混合腔；另一路经送粉气流量与压力控制阀进入刮板式送粉器，控制送粉量进入粉体加热器，然后经过金属软管进入拉阀尔喷嘴的离喉部１－２ｃｍ处；气粉在拉阀尔喷嘴中加速，实现在工件表面的涂层沉积；当主气进口和送粉气路经控制达到流量和压力要求后，进入混合腔和拉阀尔喷嘴；本装置的主体尺寸５０ｃｍ＊５０ｃｍ＊８０ｃｍ，喷嘴体长度不超过４０ｃｍ，主气路直径６－８ｍｍ，送粉器气路直径４－６ｍｍ，至拉阀尔后变成直径２－３ｍｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄国胜，王洪仁，李相波，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]
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