悬浮液冷气动力喷涂系统及其应用技术方案

本发明专利技术涉及悬浮液冷气动力喷涂系统及其应用，所述悬浮液冷气动力喷涂系统包括控制装置、喷枪装置、主气供给装置、送液气供给装置和悬浮液送料器。该系统将纳米级材料粉末以液体为介质进行输送，经雾化喷嘴将悬浮液分散为雾化液滴，并通过加热气体携带纳米级粉末液滴进入喷枪，在拉瓦尔喷枪中加速后喷向基材，最终在基材表面上沉积以形成纳米材料涂层。利用冷喷涂技术制备纳米材料涂层，可以结合冷喷涂技术的工艺优势，保证涂层的显微组织结构与原始纳米材料的一致性，避免了材料在喷涂过程中发生改性，从而最大程度保持纳米材料涂层的高结合强度、低孔隙率等特性。

【技术实现步骤摘要】
悬浮液冷气动力喷涂系统及其应用
本专利技术涉及冷气动力喷涂
，尤其涉及悬浮液冷气动力喷涂系统及其应用。
技术介绍
冷气动力喷涂技术是一种操作简便、安全绿色的材料表面改性新技术。冷气动力喷涂指在常温下或较低的温度下，由超音速气、固两相气流将涂层粉末击射到基板形成质密涂层。由于该喷涂技术不存在高温加热，减少了喷涂过程中高温氧化、气化、相变、烧蚀等对涂层性能不利的影响出现，使其在航天航空、增材制造、轨道交通等领域存在广泛的应用前景。由于纳米材料拥有的高强度、微裂纹少、耐热震性优、磨损低等特性，近些年纳米涂层成为了表面工程领域中非常重要的研究方向。目前对于纳米级材料涂层制备主要利用热喷涂技术，然而热喷涂过程中的高温会使纳米材料的物理特性发生改变，无法得到理想的纳米材料涂层。因此，利用冷喷涂技术制备纳米材料涂层，可以结合冷喷涂技术的工艺优势，保证纳米材料涂层的显微组织结构与原始纳米材料的一致性，避免了纳米材料发生改性。但由于纳米级颗粒粒度过小，流动性较差，导致了喷涂沉积效率较低，沉积效果不甚理想，因而纳米材料与冷气动力喷涂技术还未得到有效的结合应用。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种沉积效率较高的悬浮液冷气动力喷涂系统及其应用。一种悬浮液冷气动力喷涂系统，包括控制装置、喷枪装置、主气供给装置、送液气供给装置和悬浮液送料器，所述喷枪装置包括喷枪；所述主气供给装置和所述喷枪的主气输入口连通；所述送液气供给装置和所述悬浮液送料器连通；所述悬浮液送料器和所述喷枪的液料输入口连通；所述喷枪装置、所述悬浮液送料器、所述主气供给装置和所述送液气供给装置均分别和所述控制装置连接。在一个实施例中，所述主气供给装置包括依次连接的液态气存储装置、汽化装置、缓冲装置和调压装置，所述液态气存储装置用于存储液化态气体，所述汽化装置用于将所述液化态气体进行汽化处理，所述缓冲装置用于存储汽化后的高压主气，所述调压装置用于将所述高压主气调节至预设压力并恒压输出。在一个实施例中，所述主气供给装置为所述喷枪提供主气，所述主气为氮气、氦气和空气中的至少一种。在一个实施例中，所述喷枪装置还包括机械手，所述喷枪固定在所述机械手上，所述控制装置和所述机械手连接。在一个实施例中，所述机械手能进行空间三轴移动与三轴转动。在一个实施例中，所述喷枪包括拉瓦尔喷管和水冷套，所述拉瓦尔喷管上设有所述主气输入口和所述液料输入口，所述水冷套包裹在所述拉瓦尔喷管的外部。在一个实施例中，所述悬浮液送料器设有进气管路和出液管路；所述进气管路的一端和所述送液气供给装置连通，所述进气管路的一端设于所述悬浮液送料器内的悬浮液的液面上方；所述出液管路的一端和所述喷枪的液料输入口连通，所述出液管路的一端设于所述悬浮液送料器内的悬浮液的液面下方。在一个实施例中，还包括雾化喷嘴，所述雾化喷嘴设于所述悬浮液送料器和所述喷枪之间，所述雾化喷嘴设有气体进口、液体进口和雾化汽出口，所述气体进口与所述送液气供给装置的气体出口连通，所述液体进口与所述悬浮液送料器的出液管道连通，所述雾化喷嘴的所述雾化汽出口和所述喷枪的所述液料输入口连通。在一个实施例中，还包括气体加热装置，所述控制装置和所述气体加热装置连接，所述气体加热装置设于所述主气供给装置和所述喷枪之间，所述主气供给装置的输出口与所述气体加热装置的输入口连通，所述气体加热装置的输出口和所述喷枪的主气输入口连通。在一个实施例中，所述气体加热装置包括依次设置的主加热器、辅加热器和保温装置，所述主气供给装置输出的主气依次通过所述主加热器、所述辅加热器和所述保温装置达到预设的气体温度。在一个实施例中，还包括水冷却装置，所述控制装置和所述水冷却装置连接，所述水冷却装置包括第一水冷回路和第二水冷回路，所述第一水冷回路与所述喷枪的水冷却回路连通，形成第一循环冷却回路；所述第二水冷回路和所述气体加热器的水冷却回路连通，形成第二循环冷却回路。在一个实施例中，所述主加热器、所述辅加热器和所述保温装置的外部分别设有水冷却回路，所述第二水冷回路分别和所述主加热器的水冷却回路、所述辅加热器的水冷却回路和所述保温装置的水冷却回路连通。在一个实施例中，还包括样品台，所述样品台用于固定喷涂基材，所述喷枪用于向所述样品台上固定的所述喷涂基材进行喷涂。在一个实施例中，所述样品台在垂直喷涂方向的平面上能进行两轴移动。在一个实施例中，还包括除尘装置，所述除尘装置用于收集喷涂后的粉末。在一个实施例中，所述除尘装置包括依次连接的重力分离除尘器和滤筒除尘器。所述悬浮液冷气动力喷涂系统在涂层的制备方法中的应用，所述涂层的制备方法包括以下步骤：将流动性较差的粉末制备形成悬浮液；采用所述悬浮液冷气动力喷涂系统和采用冷气动力喷涂的方式，将所述悬浮液喷涂至基材表面，在基材表面形成涂层。上述悬浮液冷气动力喷涂系统，送液气供给装置用于为悬浮液送料器提供压缩空气以输送悬浮液，悬浮液送料器用于向喷枪输送悬浮液。主气供给装置用于向喷枪输送气体。粉末颗粒以悬浮液为介质输送至喷枪并通过喷枪加速喷涂至基材表面，形成涂层。上述悬浮液冷气动力喷涂系统，利用悬浮液的形式进行喷涂输送，提高了超细粉末颗粒的流动性，保证了冷喷涂中超细粉末颗粒较高的沉积效率，提高了涂层的质量。上述悬浮液冷气动力喷涂系统适用于纳米级材料的涂层的制备，还可适用于其他不同粒度的纳米或亚微米级材料的涂层制备。控制装置用于控制喷枪装置、悬浮液送料器、主气供给装置和送液气供给装置工作，可通过控制装置直接对喷涂工艺参数进行全局化设置，能够最大限度满足喷涂工艺参数的整体性，也增加了参数控制的简便性。上述悬浮液冷气动力喷涂系统在涂层的制备方法中的应用，通过将超细粉末颗粒制备形成悬浮液，再通过冷气动力喷涂的方式进行喷涂，有效提高了超细粉末颗粒的流动性，保证了冷喷涂中超细粉末颗粒较高的沉积效率，提高了涂层的质量。附图说明图1是一实施方式的悬浮液冷气动力喷涂系统示意图。图2是一实施例的主气供给装置的结构示意图。图3是一实施例的喷枪的结构示意图。图4是一实施例的悬浮液送料流程示意图。图5是一实施例的控制系统的工作指令图。图6是图1所示悬浮液冷气动力喷涂系统进行喷涂的工作流程图。图7是图1所示悬浮液冷气动力喷涂系统在涂层制备方法的应用的流程框图。其中，1为控制面板，2为控制柜，3为机械手，4为喷枪，5为样品台，6为主气供给装置，7为气体加热装置，8为水冷却装置，9为送液气供给装置，10为悬浮液送料器，11为雾化喷嘴，12为除尘装置，13为存储装置，14为汽化装置，15为缓冲装置，16为调压装置，17为第一减压阀，18为第一流量计，19为拉瓦尔喷管，20为水冷套，22为第二减压阀，24为第二流量计。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，包括控制装置、喷枪装置、主气供给装置、送液气供给装置以及悬浮液送料器，所述喷枪装置包括喷枪；/n所述主气供给装置和所述喷枪的主气输入口连通；/n所述送液气供给装置和所述悬浮液送料器连通；/n所述悬浮液送料器和所述喷枪的液料输入口连通；/n所述喷枪装置、所述悬浮液送料器、所述主气供给装置和所述送液气供给装置均分别和所述控制装置连接。/n

【技术特征摘要】
1.悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，包括控制装置、喷枪装置、主气供给装置、送液气供给装置以及悬浮液送料器，所述喷枪装置包括喷枪；
所述主气供给装置和所述喷枪的主气输入口连通；
所述送液气供给装置和所述悬浮液送料器连通；
所述悬浮液送料器和所述喷枪的液料输入口连通；
所述喷枪装置、所述悬浮液送料器、所述主气供给装置和所述送液气供给装置均分别和所述控制装置连接。


2.如权利要求1所述的悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，所述主气供给装置包括依次连接的液态气存储装置、汽化装置、缓冲装置和调压装置，所述液态气存储装置用于存储液化态气体，所述汽化装置用于将所述液化态气体进行汽化处理，所述缓冲装置用于存储汽化后的高压主气，所述调压装置用于将所述高压主气调节至预设压力并恒压输出。


3.如权利要求1所述的悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，所述主气供给装置为所述喷枪提供主气，所述主气为氮气、氦气和空气中的至少一种。


4.如权利要求1所述的悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，所述喷枪装置还包括机械手，所述喷枪固定在所述机械手上，所述控制装置和所述机械手连接。


5.如权利要求4所述的悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，所述机械手能进行空间三轴移动与三轴转动。


6.如权利要求1所述的悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，所述喷枪包括拉瓦尔喷管和水冷套，所述拉瓦尔喷管上设有所述主气输入口和所述液料输入口，所述水冷套包裹在所述拉瓦尔喷管的外部。


7.如权利要求1所述的悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，所述悬浮液送料器设有进气管路和出液管路；
所述进气管路的一端和所述送液气供给装置连通，所述进气管路的另一端设于所述悬浮液送料器内的悬浮液的液面上方；
所述出液管路的一端和所述喷枪的液料输入口连通，所述出液管路的另一端设于所述悬浮液送料器内的悬浮液的液面下方。


8.如权利要求1所述的悬浮液冷气动力喷涂系统，其特征在于，还包括雾化喷嘴，所述雾化喷嘴设于所述悬浮液送料器和所述喷枪之间，所述雾化喷嘴设有气体进口、液体进口和雾化汽出口，所述气体进口与所述送液气供给装置的气体出口连通，所述液体进口与所述悬浮液送料器的出液管道连通，所述雾化喷嘴的所述雾化汽出口和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢静，解路，吴应东，汤烈明，孙澄川，李挺，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44