一种热-超声刮涂装置及刮涂方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种热

【技术实现步骤摘要】
一种热
‑
超声刮涂装置及刮涂方法


[0001]本专利技术属于涂层制备领域，具体涉及一种热
‑
超声刮涂装置及刮涂方法。

技术介绍

[0002]热障涂层颗粒系统(Thermal barrier coatings,简称TBCs)通常是指沉积在金属表面、具有良好隔热效果的陶瓷涂层。其主要作用是用来降低在高温环境下工作的零部件基体温度，使其免受高温氧化、腐蚀或者磨损。上世纪50年代，美国NASA
‑
Lewis研究中心为了提高燃气轮机叶片、火箭发动机的抗高温氧化和耐腐蚀性能，提出在高温工况条件下工作的零部件表面沉积具有隔热能力的陶瓷涂层，首次提出了TBCs的概念。其基本原理是基于陶瓷涂层具有高的熔点和低的热导率，因而使陶瓷热障涂层成为很好的高温绝热材料，它能把喷气发动机和燃气轮机的高温部件与高温燃气隔绝开来，并保护涡轮发动机叶片或其它热端部件免受高温燃气腐蚀与冲蚀。由于TBCs的应用使得航空发动机的功率和热效率得到了大幅度的提高。目前，热障涂层陶瓷材料多为金属氧化物，这是因为金属氧化物陶瓷的导热以声子传导和光子传导机理为主，热导率低且其涂层在富氧环境中具有良好的高温稳定性。
[0003]常见的热障涂层的制备工艺主要有电子束物理气相沉积、等离子喷涂、等离子体增强化学气相沉积、激光重熔等方法。电子束物理气相沉积沉积效率高，操作简单，但是在高温下氧原子容易扩散到达粘结层，粘结层氧化所引起的体积膨胀易使陶瓷层剥落，层状组织结构对冷热循环的抗力也较低。等离子喷涂具有高功率、高能量，最高可达200Kw以上、机械结构较为简单、起弧较容易、燃烧稳定，但缺点是机械构造和起弧较复杂、电极易腐蚀、稳定性较差；等离子体增强化学气相沉积(简称PE
‑
CVD)方法，沉积率相对较高(＞250μm/h)，缺点是设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高、涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害、对小孔孔径内表面难以涂层等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种热
‑
超声刮涂装置及刮涂方法，以克服现有技术的不足。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种热
‑
超声刮涂装置，包括刮涂喷嘴，刮涂喷嘴中间设有喷嘴通道，刮涂喷嘴外圈套设有电磁加热线圈和超声振荡器，刮涂喷嘴的上端设有连通喷嘴通道的送粉管，喷嘴通道的下端一侧设有送粉通道，送粉通道的喷口与喷嘴通道的出口位于同一平面内；喷嘴通道的下端与送粉通道相对的一侧设有刮涂块，刮涂块的底部与喷嘴通道的出口平齐，刮涂块的一侧设有激光束装置。
[0007]进一步的，刮涂喷嘴的上端设有锥形腔，送粉管设置于锥形腔的一侧，与锥形腔的侧壁连通。
[0008]进一步的，刮涂块的一侧设有送气通道，送气通道与激光束装置位于刮涂块的同
一侧。
[0009]进一步的，喷嘴通道的一侧设有定位槽，刮涂块卡设于定位槽内。
[0010]进一步的，送气通道开设于刮涂块上，送气通道的出口位于刮涂块底面。
[0011]进一步的，超声振荡片连接有超声换能装置，超声换能装置连接有超声发生器，超声发生器频率为6～8MHz。
[0012]进一步的，刮涂块的一侧为楔形面，激光束装置设置于刮涂块的楔形面一侧。
[0013]进一步的，喷嘴通道的底部和送气通道、送粉通道位于同一平面内，且送气通道的出气口大于喷嘴通道的出口。
[0014]一种基材表面热障涂层方法，包括以下步骤：
[0015]S1，选取与待涂层基材材料一致的金属粉末，将选取的金属粉末填充至刮涂喷嘴内；
[0016]S2，调整喷嘴通道的底部和送气通道、送粉通道位于同一平面内；
[0017]S3，利用激光束将待涂层基材表面重熔形成熔池，同时对调整喷嘴内的金属粉末加热至熔融，同时通过送粉通道通入涂层颗粒，调整喷嘴的底部与待涂层基材表面贴合移动，对激光束熔融区进行涂覆熔融冷却后形成涂层。
[0018]进一步的，喷嘴内熔融状态的金属进入熔池的速度为2～20g/min，送气通道内的惰性气体的流量为10～30L/min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术一种热
‑
超声刮涂装置，利用中间设有喷嘴通道的刮涂喷嘴结构，在刮涂喷嘴外圈套设有电磁加热线圈和超声振荡器，刮涂喷嘴的上端设有连通喷嘴通道的送粉管，喷嘴通道的下端一侧设有送粉通道，送粉通道的喷口与喷嘴通道的出口位于同一平面内；喷嘴通道的下端与送粉通道相对的一侧设有刮涂块，刮涂块的底部与喷嘴通道的出口平齐，刮涂块的一侧设有激光束装置，利用激光束装置结合电磁加热线圈和超声振荡器，能够将基材表面重熔后利用熔融状态金属液夹杂涂层材料与基材表面熔融结构部分重新融合，直接将熔融状态的金属及涂层颗粒融入到熔池中，可消除涂层中的气孔、夹杂和微裂纹等缺陷，有效地提高涂层的质量和使用寿命，并且结构简单，操作方便，成本较低。
[0021]进一步的，刮涂喷嘴的上端设有锥形腔，送粉管设置于锥形腔的一侧，与锥形腔的侧壁连通，防止金属颗粒因送粉管的输送压力而喷溅，利用锥形腔内的金属颗粒实现上层密封，同时能够确保电磁加热材料的密实度。
[0022]进一步的，刮涂块的一侧设有送气通道，送气通道与激光束装置位于刮涂块的同一侧，利用保护气体将熔融状态的金属与空气隔绝，从而有效地防止热障涂层被氧化。
[0023]进一步的，喷嘴通道的一侧设有定位槽，刮涂块卡设于定位槽内，便于固定安装，结构简单。
[0024]进一步的，激光束装置设置于刮涂块的楔形面一侧，提高熔融效率，防止快速冷却，提高了金属液体与基材熔池的融合度。
[0025]本专利技术一种基材表面热障涂层方法，通过激光束熔融基材的表面，使基材表面形成熔池，然后将熔融状态的金属及涂层颗粒融入到熔池中，能够有效消除涂层中的气孔、夹杂和微裂纹等缺陷，有效地提高涂层的质量和使用寿命。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的结构示意图；
[0027]其中，1.锥形腔、2.送粉管、3.电磁加热线圈、4.超声振荡器、5.超声环能装置、6.喷嘴通道、7.送粉通道、8.喷口、9.刮涂喷嘴、10.刮涂块、11.送气通道、12.激光束装置、13.超声发生器、14.涂层、15.基材、16.熔池。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0029]如图1所示，本专利技术一种热
‑
超声刮涂装置，包括刮涂喷嘴9，刮涂喷嘴9中间设有喷嘴通道6，刮涂喷嘴9外圈套设有电磁加热线圈3和超声振荡器，刮涂喷嘴的上端设有连通喷嘴通道6的送粉管2，喷嘴通道6的下端一侧设有送粉通道7，送粉通道7的喷口8与喷嘴通道6的出口位于同一平面内；喷嘴通道6的下端与送粉通道7相对的一侧设有刮涂块10，刮涂块10的底部与喷嘴通道6的出口平齐，刮涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热
‑
超声刮涂装置，其特征在于，包括刮涂喷嘴(9)，刮涂喷嘴(9)中间设有喷嘴通道(6)，刮涂喷嘴(9)外圈套设有电磁加热线圈3和超声振荡器，刮涂喷嘴的上端设有连通喷嘴通道(6)的送粉管(2)，喷嘴通道(6)的下端一侧设有送粉通道(7)，送粉通道(7)的喷口(8)与喷嘴通道(6)的出口位于同一平面内；喷嘴通道(6)的下端与送粉通道(7)相对的一侧设有刮涂块(10)，刮涂块(10)的底部与喷嘴通道(6)的出口平齐，刮涂块(10)的一侧设有激光束装置(12)。2.根据权利要求1所述的一种热
‑
超声刮涂装置，其特征在于，刮涂喷嘴的上端设有锥形腔(1)，送粉管(2)设置于锥形腔(1)的一侧，与锥形腔(1)的侧壁连通。3.根据权利要求1所述的一种热
‑
超声刮涂装置，其特征在于，刮涂块(10)的一侧设有送气通道(11)，送气通道(11)与激光束装置(12)位于刮涂块(10)的同一侧。4.根据权利要求1所述的一种热
‑
超声刮涂装置，其特征在于，喷嘴通道(6)的一侧设有定位槽，刮涂块(10)卡设于定位槽内。5.根据权利要求3所述的一种热
‑
超声刮涂装置，其特征在于，送气通道(11)开设于刮涂块(10)上，送气通道(11)的出口位于刮涂块(10)底面。6.根据权利要求1所述的一种热
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祯，张树哲，姚森，魏培，李敏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：