为了改进碳化锆球化技术，降低球化后碳化锆中杂质的含量，本实用新型专利技术提供一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置。包括球化发生室、RF电源系统、高压气流送粉装置、三个等离子气体喷射装置；所述RF电源系统设置于球化发生室侧壁外侧；所述高压气流送粉装置设置于球化发生室顶部，碳化锆粉体通过高压气流送粉装置进入球化发生室；所述等离子气体喷射装置包括保护气喷射管道、以及套设于保护气喷射管道中的中心气体喷射管路；所述三个等离子气体喷射装置设置于球化发生室顶部；所述三个等离子气体喷射装置均匀分布于高压气流送粉装置的周围；保护气体通过保护气喷射管道进入球化发生室，反应气体通过中心气体喷射管路进入球化发生室。生室。生室。
【技术实现步骤摘要】
一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置
[0001]本技术涉及热喷涂
，尤其涉及一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置。
技术介绍
[0002]随着航空航天工业技术的发展，通过表面工程使处于恶劣极端环境中的零件具有更好的耐高温，耐磨损，抗氧化性能是近期研究的重点。应用于航空航天领域的热喷涂技术主要有超音速火焰喷涂技术，等离子喷涂技术，冷喷涂技术等，主要过程是将增强相陶瓷颗粒熔覆在基体表面使工件表面得到更好的性能。喷涂粉体的化学组成，显微结构，微观形状，涂层的致密度等都会对涂层的品质产生重要影响。通常硬质陶瓷颗粒多呈不规则的团簇状或者多角状，颗粒流动性较差，不利于喷涂过程。不规则的形状导致几何重心不一致，会造成承受应力不均衡，耐磨性能不高，难以满足高性能涂层喷涂粉末的要求。将热喷涂粉末球化可以有效地提高粉末的流动性，分散度，提高热喷涂的效率。表面更为光滑，可以提高颗粒与基体之间的结合强度，形成更加致密的涂层。
[0003]碳化锆是一种重要的超高温陶瓷材料。碳化锆的熔点为3400℃，硬度为25.5Gpa,化学性质较稳定。锆碳共价键强，具有优异的热化学和热机械性能，受到了广大学者的广泛关注。碳化锆的力学性能随着温度的升高会有一定程度的降低。球形碳化锆粉末应用于热喷涂领域，其优点在于：
[0004](1)经球化过后粒径大小适中，适合于多种热喷涂工艺；
[0005](2)喷涂后的基体表面形状均匀光滑，缺陷较少，一定程度上提高了力学性能；
[0006](3)涂层热膨胀系数低，可以有效防止表面开裂和层面剥落；
[0007](4)碳化锆粉末硬度高且耐高温，在高温环境下仍具有较高的热导率，在高温大气环境中，碳化锆表面会形成二氧化锆的薄膜，提供热保护，在航空航天领域有较好的应用前景。
[0008]目前，现有的碳化锆球化技术为：首先，通过化学方法将单分散的二氧化锆粉体加入水与可溶性糖形成悬浮液；然后，通过水热反应后离心得到沉淀物；接着，将沉淀物清洗烘干；最后，在惰性气体下进行碳化反应。过程中部分的碳会与空气中气体反应，使得粉体中混入杂质，球化效果较差。
技术实现思路
[0009]为了改进碳化锆球化技术，降低球化后碳化锆中杂质的含量，本技术提供一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置。
[0010]本技术的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置的技术方案如下：
[0011]一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置，包括球化发生室、RF电源系统、高压气流送粉装置、三个等离子气体喷射装置；所述RF电源系统设置于球化发生室侧壁外侧；所述高压气流送粉装置设置于球化发生室顶部，碳化锆粉体通过高压气流送粉装置进入球化
发生室；所述等离子气体喷射装置包括保护气喷射管道、以及套设于保护气喷射管道中的中心气体喷射管路；所述三个等离子气体喷射装置设置于球化发生室顶部；所述三个等离子气体喷射装置均匀分布于高压气流送粉装置的周围；保护气体通过保护气喷射管道进入球化发生室，反应气体通过中心气体喷射管路进入球化发生室。
[0012]本技术的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置，RF电源系统包括电感线圈与电源连接组件，外部由真空放电室包裹，电感线圈外部设置屏蔽层，材料为氮化硼。使用时，碳化锆粉体通过高压气流送粉装置喷射入球化发生室内。等离子气体喷射装置喷射反应气体与保护气体，反应气体可以是氦气，保护气体可以是氩气。反应气体在保护气体的保护下进入球化发生室并在RF电源系统的加热下产生等离子炬，对碳化锆粉体进行球化。由于球化过程中有保护气体参与，减少反应过程中碳化锆粉体与还原性气体的接触，减少了球化过程中杂质的生成，提高了碳化锆粉体的球化质量与工作效率。
[0013]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，为了保证球化过程中RF电源系统的安全，还包括冷却水腔体，所述冷却水腔体设置于球化发生室侧壁外侧，所述RF电源系统设置于冷却水腔体内。
[0014]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，还包括冷却水回路管路系统，所述冷却水回路管路系统与冷却水腔体连接；所述冷却水回路管路系统为盘管结构。冷却水回路管路系统的盘管结构可以是采用三个回路的冷却水管，冷却水管的材料可以是304不锈钢，采用三回路水管冷却，加长了冷却水的传输路径，有利于提高传热效率，使得箱体内腔冷却更快，提高了装置的工作效率。三回路设置结构紧凑度高，单位换热能力高、不易积垢、换热介质流动引起的振动小，稳定性高。
[0015]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，为了调节碳化锆粉体的进入球化发生室的速率，提高三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置的使用率，所述高压气流送粉装置上设置高压气体进气阀，所述高压气流送粉装置的前端设置压力表。
[0016]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，为了使保护气体能更好的保护反应气体到达反应位置，中心气体喷射管路与保护气喷射管道同轴设置。
[0017]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，为了使反应气体尽快到达反应位置，提高球化效率，所述高压气流送粉装置的送粉口在球化发生室的中心轴上，所述等离子气体喷射装置的喷射口指向球化发生室的中心轴。根据等离子气体喷射装置相对高压气流送粉装置的设置位置，等离子气体喷射装置的喷射角度与水平面夹角可以设置为60至80度，也可以为72度。
[0018]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，所述球化发生室的下部设置用于将球化后碳化锆粉末排出的成品粉末接收斗，所述成品粉末接收斗的侧部设置冷却气辅助吹粉收集管路系统。经球化完成后的粉末下落的同时，冷却气辅助吹粉收集管路系统将冷却气通入成品粉末接收斗，冷却后的粉末从成品粉末接收斗排出。
[0019]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，所述冷却气辅助吹粉收集管路系统上设置调节冷却气阀。调节冷却气阀用于调节冷却气的进气量。通过调节冷却气的进气量，可以有效控制球化后碳化锆粉末收集过程。
[0020]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，还包括冷却气
回路管路系统，所述冷却气回路管路系统与冷却气辅助吹粉收集管路系统连接，所述冷却气回路管路系统为盘管结构，所述冷却气辅助吹粉收集管路系统前端设置压力表。冷却气回路管路系统的盘管结构可以是采用三个回路的冷却气管，冷却气管的材料可以是304不锈钢，采用三回路冷却气管冷却，加长了冷却气的传输路径，有利于提高传热效率，使得箱体外壁冷却更快，使得箱体内外的温度差减小，提高了装置的工作效率。三回路设置结构紧凑度高，单位换热能力高、冷却速度快，换热介质流动引起的振动较小，稳定性高。
[0021]进一步的，所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置中，还包括收集传送履带；所述收集传送履带包括若干依次排列的圆柱齿轮、以及围绕圆柱齿轮设置的橡胶皮带；所述收集传送履带的端部设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置，其特征在于，包括球化发生室(a)、RF电源系统(4)、高压气流送粉装置(1)、三个等离子气体喷射装置(3)；所述RF电源系统(4)设置于球化发生室(a)侧壁外侧；所述高压气流送粉装置(1)设置于球化发生室(a)顶部，碳化锆粉体通过高压气流送粉装置(1)进入球化发生室(a)；所述等离子气体喷射装置(3)包括保护气喷射管道(302)、以及套设于保护气喷射管道(302)中的中心气体喷射管路(301)；所述三个等离子气体喷射装置(3)设置于球化发生室(a)顶部；所述三个等离子气体喷射装置(3)均匀分布于高压气流送粉装置(1)的周围；保护气体通过保护气喷射管道(302)进入球化发生室(a)，反应气体通过中心气体喷射管路(301)进入球化发生室(a)。2.根据权利要求1所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置，其特征在于，还包括冷却水腔体(5)，所述冷却水腔体(5)设置于球化发生室(a)侧壁外侧，所述RF电源系统(4)设置于冷却水腔体(5)内。3.根据权利要求2所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置，其特征在于，还包括冷却水回路管路系统(6)，所述冷却水回路管路系统(6)与冷却水腔体(5)连接；所述冷却水回路管路系统(6)为盘管结构。4.根据权利要求1所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置，其特征在于，所述高压气流送粉装置(1)上设置高压气体进气阀(2)，所述高压气流送粉装置(1)的前端设置压力表。5.根据权利要求1所述的一种三喷嘴等离子喷射球化碳化锆粉末装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹其政，陈海，董丽华，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：新型
国别省市：
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