專利名稱：等離子體射流保護罩的制作方法
技術領域：
本發明公開一種等離子體射流保護罩，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于等離子體熱嗔涂制造技術領域。
背景技術：
等離子噴涂技術是采用等離子體作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態，并以高速噴向經過預處理的工件表面而形成附著牢固的表面工作層的方法，利用等離子噴涂提高了涂層的致密度和結合強度，中國專利文獻CN1688735、CN1775994、CN101168830等公開了目前出現的高能等離子噴涂設備。然而，現有的常壓空氣環境下的等離子噴涂方法，材料是在熔融或半熔融狀態射流完成，由于與大氣接觸，射流中容易卷入空氣，出現氧化、氮化等現象，尤其在高端真空濺射靶材領域，嚴重影響到涂層及成膜質量。中國文獻CN200920097328.4公開了一種等離子噴槍用等離子弧與粉末粒子流的保護裝置，該保護裝置由于保護管為一先收縮后擴張的具有特殊形狀的管，可以機械隔絕大氣以防止大氣卷入等離子弧中。然而，該保護裝置必須安裝于噴槍相連，并向外延伸，保護管長度必須足夠長，否則防止氧化氮化效果不明顯。中國文獻CN102361529A是采用同軸保護氣流的等離子體射流保護罩，為圓柱形射流保護罩，采用固定保護阻擋環境空氣向射流流動，另外還采用附加段調整保護罩長度，CN102361529A公開的方案與CN200920097328.4方案相比雖然有所提高，但同樣采用的機械隔絕式的保護管或附加段，結構復雜?，F有的真空等離子噴涂設備，如文獻CN101126144，在密閉的真空室內進行噴涂，目的是防止金屬噴涂氧化，通過控制真空室的真空度、充入惰性氣體或充入活性氣體，然而由于增加了真空室并受真空室空間大小的限制，大大提高了設備的運行成本，同時限制噴涂工件的尺寸。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供了一種結構合理、安全可靠的等離子體射流保護罩，采用兩層保護氣，讓等離子射流與大氣隔離，減少其在高溫中氧化和氮化，提供靶材膜層質量。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的
一種等離子體射流保護罩，包括射流芯體、外環和內環，其中 射流芯體，其中心軸向通孔，該芯體一端面設有兩組進氣孔，芯體周壁呈臺階式構造且沿軸向的前后階梯周面上對應的設有兩組出氣孔，所述的兩組出氣孔與相配合進氣孔相通形成內、外兩層保護氣；
內環，其與射流芯體連接并與芯體周壁前端的一組出氣孔配合，所述的內環內周壁與射流芯體周壁前端部構成環狀流道形成內層保護氣通道；外環，其與射流芯體連接并與芯體周壁另一組出氣孔配合，所述的外環內周壁與射流芯體及內環構成環狀流道形成外層保護氣通道；
所述的射流芯體、內環及外環組裝形成為罩體結構，該罩體結構一端進氣，另一端形成兩層保護氣環并向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。進一步，內環的內周壁上設有一圈斜面，射流芯體前端的出氣孔正對著上述斜面并與內環內側的環狀流道配合形成內層保護氣通道。進一步，所述的內環內側與射流芯體構成的內層保護氣通道縫隙為O. I I. Omm,內環外周壁與射流芯體上臺階周面形成外層保護氣通道的內側壁。進一步，所述的內環與射流芯體通過配合的螺紋相連接，內環螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結合。進一步，所述的外環的內周壁上設有一圈斜面，射流芯體后端的出氣孔正對著上述斜面并與外環內側的環狀流道配合形成外層保護氣通道。進一步，所述的外環內側的外層保護氣通道縫隙為O. I I. 0mm。進一步，所述的外環與射流芯體螺紋連接，外環螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結合。進一步，所述的射流芯體一端進氣孔每組為兩個且輸送的是惰性氣體，射流芯體周壁上的出氣孔噴出的氣體方向與等離子體噴涂靶材的焰流方向相一致。進一步，所述的射流芯體進入的是惰性氣體是氦氣或氖氣或氬氣或氙氣。進一步，所述的射流芯體一端的兩組進氣孔呈十字形分布，其中一組進氣孔與射流芯體周壁前端一組出氣孔相通，另一組進氣孔與射流芯體周壁后端一組出氣孔相通，且每組出氣孔沿周向間隔180度，射流芯體周壁上兩組出氣孔噴出的氣體旋向一致，均為順時針或逆時針方向。本發明一種等離子體射流保護罩，包括射流芯體、外環和內環，其中的射流芯體一端面設有兩組進氣孔并與內、外環配合形成內、外兩層保護氣，形成的兩層保護氣環向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。本發明是大氣等離子噴涂設備的一種保護裝置，通過在保護罩一端送入惰性氣體，并由內外環及芯體形成兩層保護氣，等離子射流位于兩層保護氣環內，從而使等離子射流與大氣隔離，有效防止空氣被卷入等離子射流中，避免了其在高溫中氧化和氮化的問題，具有結構合理、安全可靠等優點。


圖I是本發明結構示意 圖2是本發明外環與射流芯體及內環分解 圖3是本發明射流芯體、外環和內環分解 圖4是本發明圖3另一角度意 圖5是本發明使用狀態示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明
實施例請參閱圖I至圖5，一種等離子體射流保護罩，包括射流芯體I、外環2和內環3，其中
射流芯體1，其中心軸向通孔10，該芯體一端面設有兩組進氣孔110、120，芯體周壁呈臺階式構造且沿軸向的前后階梯周面上對應的設有兩組出氣孔111、121，每組出氣孔為兩個呈對稱分布，所述的兩組出氣孔與相配合進氣孔相通形成內、外兩層保護氣11、12 ；
內環3，其與射流芯體I連接并與芯體周壁前端的一組出氣孔配合，所述的內環內周壁與射流芯體周壁前端部構成環狀流道形成內層保護氣通道；
外環2，其與射流芯體I連接并與芯體周壁另一組出氣孔配合，所述的外環內周壁與射流芯體及內環構成環狀流道形成外層保護氣通道；
所述的射流芯體I、內環3及外環2組裝形成為罩體結構，該罩體結構一端進氣，另一端形成兩層保護氣環并向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。請參閱圖I至圖5，本發明內環3的內周壁上設有一圈斜面31，射流芯體前端的出氣孔121正對著上述斜面并與內環內側的環狀流道配合形成內層保護氣通道。內環3內側與射流芯體I構成的內層保護氣通道縫隙為O. I I. 0mm，最優可以為O. 4mm左右范圍內，使其通過的保護氣效果最佳，內環3外周壁與射流芯體上臺階周面形成外層保護氣通道的內側壁。內環3與射流芯體I通過配合的螺紋相連接，內環螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結合。本發明的外環2的內周壁上設有一圈斜面21，射流芯體后端的出氣孔111正對著上述斜面并與外環內側的環狀流道配合形成外層保護氣通道。外環內側的外層保護氣通道縫隙為O. 3 O. 5mm,最優在O. 4mm左右范圍內，外環2與射流芯體I螺紋連接，外環螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結合。請參閱圖I或圖5，本發明的射流芯體I 一端進氣孔每組為兩個且輸送的是惰性氣體，射流芯體周壁上的出氣孔噴出的氣體方向與等離子體噴涂靶材旋轉方向相一致。射流芯體進入的是惰性氣體是氦氣或氖氣或氬氣或氙氣或其他稀有氣體。射流芯體I 一端的兩組進氣孔呈十字形分布，其中一組進氣孔與射流芯體周壁前端一組出氣孔相通，另一組進氣孔與射流芯體周壁后端一組出氣孔相通，且每組出氣孔沿周向間隔180度，射流芯體周壁上兩組出氣孔噴出的氣體旋向一致，均為順時針或逆時針方向。請參閱圖5，在大氣等離子噴涂設備一噴槍4上安裝一個保護裝置即本發明，通過氣體保護，隨焰流一起的全融或半融狀態下的粉末受兩層保護于保護氣中，上述粉末在等離子體5配合作用下噴射于基體7上形成涂層6，讓其與大氣隔離，減少其在高溫中氧化和氮化，提供靶材膜層質量，保護裝置見附圖。本發明是等離子體大氣壓噴涂下的一種保護裝置，通過在保護罩一端送入惰性氣體，并由內外環及芯體形成兩層保護氣，等離子射流位于兩層保護氣環內，從而使等離子射流與大氣隔離，防止空氣被卷入等離子射流中，有效減小了材料在噴涂過程中的高溫氧化和氮化，大幅提高了靶材的膜層質量。以上所記載，僅為利用本創作技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創作所做的修飾、變化，皆屬本創作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。
權利要求
1.一種等離子體射流保護罩，其特征在于包括射流芯體、外環和內環，其中 射流芯體，其中心軸向通孔，該芯體一端面設有兩組進氣孔，芯體周壁呈臺階式構造且沿軸向的前后階梯周面上對應的設有兩組出氣孔，所述的兩組出氣孔與相配合進氣孔相通形成內、外兩層保護氣； 內環，其與射流芯體連接并與芯體周壁前端的一組出氣孔配合，所述的內環內周壁與射流芯體周壁前端部構成環狀流道形成內層保護氣通道； 外環，其與射流芯體連接并與芯體周壁另一組出氣孔配合，所述的外環內周壁與射流芯體及內環構成環狀流道形成外層保護氣通道； 所述的射流芯體、內環及外環組裝形成為罩體結構，該罩體結構一端進氣，另一端形成兩層保護氣環并向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。
2.根據權利要求I所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述內環的內周壁上設有一圈斜面，射流芯體前端的出氣孔正對著上述斜面并與內環內側的環狀流道配合形成內層保護氣通道。
3.根據權利要求I所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的內環內側與射流芯體構成的內層保護氣通道縫隙為O. I I. Omm,內環外周壁與射流芯體上臺階周面形成外層保護氣通道的內側壁。
4.根據權利要求2或3所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的內環與射流芯體通過配合的螺紋相連接，內環螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結口 ο
5.根據權利要求I所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的外環的內周壁上設有一圈斜面，射流芯體后端的出氣孔正對著上述斜面并與外環內側的環狀流道配合形成外層保護氣通道。
6.根據權利要求I所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的外環內側的外層保護氣通道縫隙為O. I I. 0mm。
7.根據權利要求5或6所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的外環與射流芯體螺紋連接，外環螺紋部端口處與射流芯體周向的一臺階面配合密封結合。
8.根據權利要求I所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的射流芯體一端進氣孔每組為兩個且輸送的是惰性氣體，射流芯體周壁上的出氣孔噴出的氣體方向與等離子體噴涂靶材的焰流方向相一致。
9.根據權利要求8所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的射流芯體進入的是惰性氣體是氦氣或氖氣或氬氣或氙氣。
10.根據權利要求I或8或9所述的等離子體射流保護罩，其特征在于所述的射流芯體一端的兩組進氣孔呈十字形分布，其中一組進氣孔與射流芯體周壁前端一組出氣孔相通，另一組進氣孔與射流芯體周壁后端一組出氣孔相通，且每組出氣孔沿周向間隔180度，射流芯體周壁上兩組出氣孔噴出的氣流旋向一致，均為順時針或逆時針方向。
全文摘要
本發明公開一種等離子體射流保護罩，包括射流芯體、外環和內環，其中的射流芯體一端面設有兩組進氣孔并與內、外環配合形成內、外兩層保護氣，形成的兩層保護氣環向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。本發明是在大氣等離子噴涂設備—噴槍上安裝一個保護裝置，通過氣體保護，隨焰流一起的全融或半融狀態下的粉末受兩層保護于保護氣中，讓其與大氣隔離，減少其在高溫中氧化和氮化，提供靶材膜層質量。
文檔編號C23C4/12GK102618815SQ20121014125
公開日2012年8月1日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者羅永春 申請人:廈門映日光電科技有限公司