专利名称：配有防蚀准直喷嘴的等离子炬的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及等离子弧炬，尤其涉及等离子弧炬中所用的准直喷嘴的 处理方法和装置，以减小腐蚀作用从而延长准直喷嘴使用寿命。
背景技术：
如现有技术中所知，等离子弧炬能够将电能有效地转化成产生极高温度
的热能。例如，等离子弧炬通常可在高达600(TC至700(rC的范围内操作。
己知的等离子弧炬采用水冷的、反极性的空芯铜电极。诸如氩、氮、氦、 氢、空气、甲垸或氧气之类的气体通过空芯铜电极喷入，被电弧电离而生成 等离子体，然后被喷入或并入加热室或加工过程。
如Hanus等人的美国专利5,362,939中所述，等离子弧炬可用两种模式来 操作。在第一种模式中，称为"转移弧"，水冷后电极(阳极)将高的电压 和电流施加于喷入到炬中的气体。将待热处理的材料作为相反极性的电极。 这样，等离子气体通过炬中的气体涡旋生成器，并通过导电性铜准直喷嘴的 中心孔出来，然后撞击到用作阴极电极的材料上。在非转移弧模式中，弧首 先从炬内的阳极发出，并在炬出口处重新加在阴极上。在从第一电极跳跃到 第二电极时，弧伸出到炬尖端之外，并撞击到并非电路组成部分的工件上。 因而，在非转移弧模式中，炬可被用来有效地加热/熔化/挥发非导电性工件材 料。
对于转移弧模式的炬，准直喷嘴通常包括铜保持件，其被拧入大体为圆 柱形的炬体的工作端，炬体内含有与准直喷嘴电绝缘的后阳极电极。所述圆 柱体进一步包括接收冷却水的流道，冷却水流经准直器，然后通过炬体回至 出口。同样地，炬气体自身具有通向靠近准直噴嘴中心孔的涡旋生成器的通 道。对常规等离子炬的详细构造感兴趣的读者，可参照Harms等人的美国专 利5,362,939，特此将其构思全部引入本文结合作参考。
在等离子炬技术的某些应用中，炬的准直喷嘴部分受到腐蚀性材料的作 用。例如，当其用于固体废物处理炉中以将炉底灰和粉煤灰混合物固化成玻 璃状块体时，塑料热分解产生了氯气。氯可与氢相结合形成盐酸，其可相当 迅速地腐蚀暴露于酸的铜表面。准直喷嘴绝不可被腐蚀到准直喷嘴组件内的 冷却水通道破裂的程度。水流冲击到炉内过热的表面上可成为严重的安全问 题，必须避免此问题。在腐蚀达到会引发渗漏的程度前，必须经常关闭和更 换准直喷嘴。
转移弧等离子炬中采用的准直喷嘴也可能经历二次成弧。在这样的设置 中，准直喷嘴的电压是可变动的，若其与局部等离子体电位之间的电压梯度 变得足够大，则等离子的支弧会冲击准直喷嘴，点蚀和腐蚀其表面。
因此，本发明的主要目的是在等离子炬采用的准直喷嘴的暴露面上提供 防蚀阻挡层。
本发明的另一目的是提供腐蚀阻挡层，其较不易受热应力与/或二次成弧 的影响而破裂。
发明内容
本发明提供一种改进的等离子弧炬，其远端具有准直喷嘴，其中准直喷 嘴的暴露表面和内部出孔的大部分具有防蚀覆盖层。
根据本发明的第一个实施例，防蚀覆盖层包括相当薄的非电镀的镍涂层、 氧化铝涂层或镍铬合金涂层。根据另一实施例，用适当的防蚀合金，准直喷 嘴的暴露表面和内部出孔的大部分以许多不同方式施加的预定的厚度的适合 的防蚀合金覆盖。所述覆盖方式包括等离子转移弧焊接法、火焰喷涂法、 等离子喷涂法、爆炸接合法、热等静压制法和激光覆盖法。
从以下优选实施例的详细叙述，尤其是当结合附图考虑时，本发明的上 述特征、目的和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的。附图中同一数字代表同一部件。
图1是转移弧等离子炬的部分剖面图，图中示出了在其远端的准直喷嘴； 图2是从等离子炬中取出的准直喷嘴的立体图； 图3是一种等离子弧炬准直喷嘴设计的剖面图； 图4是另一种准直喷嘴设计的剖面图5A是图3的设计中采用的准直喷嘴保持件的侧视立体图，其暴露面 上具有防蚀合金形成的覆盖层；
图5B是图5A的准直喷嘴保持件的俯视立体图6是图3的设计中采用的准直喷嘴插入件的立体图，其暴露面上覆盖 有层覆盖；
图7是具有覆盖层的粗铜坯的立体图，用其机加工成准直喷嘴保持件或 准直喷嘴插入件；
图8所示为火焰喷涂法的示意图9所示为等离子喷涂法的示意图IO所示为等离子转移弧覆盖法的示意图ll所示为将覆盖层施加在铜坯上的爆炸接合法的示意图；以及
图12A-12D所示为实施HIP法中覆盖次序的示意图。
具体实施例方式
仅为了方便参考，以下叙述中将采用某些用语，而这些用语不应作为限 制。词语"向上"、"向下"、"向右"和"向左"指所指图中的方向。词 语"向内"和"向外"分别指朝向和离开装置及其相关部件的几何中心的方 向。上述用语将包括上述特别提及的词语、派生词及具有相似含义的词语。
首先参照图1，图中所示为常规的现有技术等离子炬。其通常由数字10 表示。其包括具有近端14和远端16的外部钢护罩12。护罩包围炬的各内部 组件，其包括后电极18、气体涡旋生成器20和形成通向准直喷嘴组件22的 冷却水通道的其它管状结构，所述准直喷嘴组件螺纹连接于护罩12的远端 16。管道(图中未示)连接于进水管端24，并且在穿过炬体和准直喷嘴中的 水通道后，被加热的水在端口 26处离开炬。等离子炬的水循环路径的详情在上述的Harms等人的美国专利5,362,939中有更加清楚的陈述和解释，所以在 此无需重复。等离子弧炬的气体在压力下施加于进气端口 28，并且其通过与 进水和出水通道相隔开的环形通道，最终到达气体涡旋生成器20。再将高的 正电压施加于进水管端24，并且电源的负端与工件30相连接。
喷入端口 28的气体离子化并由弧32生成等离子体，再喷在工件30上。 准直喷嘴22包括具有截头圆锥部34的纵向孔34，准直喷嘴22用于将等离 子体集中成束，聚集强热，该强热加快了其内安装有等离子炬的炉中的熔化 和化学反应。
准直喷嘴22的暴露环形面36暴露于从工件材料30的熔化/气化发出的 腐蚀性化学物质，从而导致准直喷嘴的腐蚀和侵蚀。另外，准直喷嘴还经受 次生弧作用，尤其在准直喷嘴的锥形区34内。
必不可少的是，使准直喷嘴不可恶化到冷却水从炬内的常规通道漏出及 流到处于2000° F或更高温度的工件上。生成的过热蒸气可在等离子弧加热 炉的区域内产生爆炸力。为了避免此类事件，有必要停止生产过程并在较频 繁地更换准直喷嘴。本发明的目的是延长准直喷嘴的使用寿命，从而降低采 用等离子弧炬的生产过程的停工时间。
以下参照图2 ，图中所示为图1的现有技术准直喷嘴22的侧视立体图。 该准直喷嘴包括具有大体为圆柱形外壁的保持件38，沿具有平的表面的顶部 边缘部分对该壁进行机加工，在40处，形成六边形式，使保持件可用扳手拧 入炬体12的带螺纹的远端。在图2中，保持件上的螺纹用数字42表示。保 持件38最好用基本上呈圆柱形的铜坯制成，铜是优良的导电和导热体。
多个孔44直接位于保持件上的螺纹区42之下，并在保持件的圆周上有 规则地间隔分布。整体成形的环形接头46设置在准直喷嘴的近端。
图3是沿准直喷嘴组件中心截取的纵向剖面图。由图3可见，保持件38 具有纵向中心孔48和从保持件的表面52向内形成的扩孔50。此外，可以看 到，径向孔44与中心孔48成流体连通。
准直喷嘴组件22进一步包括由铜坯机加工成的管状插入件54，管状插 入件54具有中心腔56和外壁58，外壁58的直径加工成所需要的尺寸，以 装到保持件的中心孔48中，在限定保持件的中心孔的壁与管状插入件的外径之间留有预定的间隙空间。插入件还与在其远端的环形且围绕腔56的凸缘 60 —起成形。此外，图3的剖面图示出了腔56具有通向凸缘60的表面64 的截头锥形部62。
在图3所示的现有技术准直喷嘴组件中，因管状插入件54设置在保持件 的孔48内，而凸缘60插入扩孔50中，所以把凸缘60的圆周和扩孔50的壁 之间的接合处用电子束适当地焊接。同样，保持件的接头46和管状插入件外 壁的一部分之间的接合处设计成以高精度公差装配在一起，并且这个接合处 还用电子束焊接。
如Hanus等人的美国专利5,362,939中所述，使超冷却水流过第一环形通 道，流经径向孔44，再流过孔48和插入件54的外管壁58之间的间隙空间， 并且从那里经过环形端口流出到护罩12内的另一通道，并通向出水端口 26 (图1)。
管状插入件54最好也由铜制成，由于其暴露于在等离子炬加热炉中被加 热/熔化靶材的热分解过程中生成的化学物质，而受腐蚀。保持件与插入件的 表面52及表面64分别由于次生弧碰击所带来的腐蚀和侵蚀而损失材料。凸 缘60和扩孔50之间的接合处的电子束焊也是特别脆弱的，如果在此接合处 发生渗漏，则高压冷却水会以喷射流从准直喷嘴中的上述冷却水通道渗漏， 撞击到其温度可能超过3000。 F的工件30上。
图4所示为准直喷嘴的另一设计，其去除了准直喷嘴表面上的焊接缝。 这迫过重新配置保持件38'实现，以使其不再包括如图3所示的暴露面52， 也不包括如图3的实施例中的扩孔50。作为替代，插入件54'包括宽得多的 凸缘60'，其圆周边缘从表面64'向后位移。该位移部分用数字68表示。 插入件通过保持件的孔48'插入后，两者分别在位置70和72处焊接在一起。 一旦准直喷嘴组件被拧入炬体12的远程，焊接缝70和72都不会暴露于废料 的高温处理过程中产生的腐蚀性副产物。
本发明提供了等离子弧炬结构中所用的准直喷嘴的使用寿命的延长方 法。具体地说，通过在保持件和插入件的暴露表面和内部出孔的大部分上设 置防蚀覆盖层，可使准直喷嘴的使用寿命延长。
根据降低腐蚀对准直喷嘴使用寿命影响的第一种方法，图3中设计的暴露表面64和52与图4中设计的64，上涂有较薄的防蚀涂层。例如，但非限 制性地，可将约0.001英寸厚度的第一层镍电镀到上述表面上，随后电镀0.002 英寸厚度的铬。另外，可在上述表面上沉积非电解镍镀层，其厚度约在0.002 至0.003英寸的范围内。在另一配置中，将镍粘合层涂在准直喷嘴的暴露铜 表面上后，可用火焰喷涂法涂布氧化铝(矾土)作为保护涂层，其厚度约为 0.010英寸。
已证实，上述镀覆/薄涂操作在延长更换时间上是有效的，其能使更换时 间延长三倍。涂层破损最终发生在有锐边的位置，尤其是在锥孔62与插入件 凸缘的略微平的钳状部的相交处。
在试图获得更进一步的改进中，在镀覆/涂布操作之前，对准直喷嘴几何 结构本身做各种改变。更具体地说，像圆周边缘一样，使插入件腔体的锥部 与暴露表面相交处的锐边做成圆角。这减小了涂层破裂和下层铜暴露的可能 性。 一般来说，只要不是因次生弧扩张而产生的裂纹或深的弧坑使下层铜暴 露，薄镀防蚀涂层和喷涂防蚀涂层被证明是有效的。与现有技术裸铜准直喷 嘴相比，靠近插入件腔体的锥部的边缘较光滑，再加上经过镀覆的和/或等离 子喷涂的准直喷嘴，使得使用寿命延长了 20倍。只要不是因次生弧而产生深 弧坑最终蚀穿涂层使下层铜暴露，涂层仍然是有效的。
通过以预定厚度的覆盖层覆盖铜校准喷嘴的暴露表面和内部出孔的大部 分，等离子弧炬中采用的準直噴嘴的使用寿命得以进一步提高。已证明有效 的覆盖材料包括哈斯特洛依合金(C-22)、因科镍合金-617和因科镍合金 -625材料。
参照图7，现叙述可使准直喷嘴的保持件和插入件与施加的防护性的防 蚀覆盖层一起形成的方式。从圆柱形实心铜坯80开始，将覆盖材料层82涂 布在坯的上底面84到所需的厚度，通常为1至10毫米。可利用现有技术中 公知的各种覆盖方法将防蚀合金与铜坯相接合。例如，在火焰喷涂法中，可 采用如图8所示的装置。此处，将自耗材料(通常是金属粉末或金属线)加 热到熔点之上，并且推进到坯表面上以形成涂层。火焰喷涂通常采用诸如乙 炔或丙烷之类的燃气与氧气燃烧产生的热量来熔化可以粉末形式送入喷涂枪 的涂料。如图8所示，粉末由压縮空气或惰性气体，即吸入的气体的气流直接送入火焰中。另外，在一些基本的系统中，采用文丘里效应将粉末吸入火 焰，由燃气流维持。重要的是，当粉末通过火焰时应被充分加热。载体气体
将金属粉末送入环形燃烧火焰86的中心，其在那里被加热。第二外环形气体 喷嘴88围绕燃烧火焰供给压縮空气流，使喷涂流90中的喷涂粒子加速向基 板92运动并且使火焰集中。
影响涂层质量的两个关键区是表面准备和喷涂参数。对涂层94的粘附来 说，表面准备是重要的，并且其会影响涂层的腐蚀性能。主要因素是喷砂外 形和表面污染。喷涂参数更有可能影响涂层微观结构，并且也将影响涂层性 能。重要参数包括喷枪至基板方向和距离、气流速率和粉末供给速率。
热喷涂涂层的粘合主要是机械的。但是，这使结合强度与基体材料有关。 所有的热喷涂涂层保持一定程度内应力。这种应力随着涂层变厚而变大。因 此，涂层的厚度有一定的限制。在一些情形中，越薄的涂层的粘合强度越高。
接着转向图9，另一种可有利地用于将防蚀材料的覆盖层施加在铜基板 上的方法包括等离子喷涂法。与火焰喷涂法一样，其基本涉及，在表面上喷 涂熔化或热软化材料以形成涂层。粉末状材料被喷注入到非常高温度的等离 子火焰98，在那里其迅速被加热并加快到高速。热材料撞到基板表面100上， 并迅速冷却，以形成涂层102。这种等离子喷涂法，正确实施的话被称为"冷 处理"，因为处理过程中基板可保持低温，避免基板材料的损坏、冶金变化 和变形。如图9所示，等离子喷枪包括铜阳极104和钨阴极106，两者都是 水冷的。等离子体气体(氩、氮、氢、氦)流经阴极106并且通过呈收縮喷 嘴形状的阳极104。使等离子体受高压放电，以局部电离并在阴极和阳极之 间形成直流电弧的传导路径。来自弧的电阻加热使气体达到极端温度，发生 分离并电离以形成等离子体。等离子体以自由或中性等离子火焰的形式离开 阳极喷嘴，即不携带电流的等离子体，这与弧延伸到待涂的表面的等离子转 移弧涂布法很不相同。当等离子体稳定下来并准备喷涂时，电弧向下延伸至 阳极喷嘴108，而非接与阳极喷嘴的最近边缘短路。弧的伸展是由于热收縮 效应。水冷阳极喷嘴表面上的非导电的冷气体使等离子弧收縮，提高其温度 和速度。最常见的是，通过安装在靠近阳极喷嘴出口的外部粉末端口 110， 将粉末送入等离子火焰。粉末被迅速地加速，使得喷涂距离可大约为25至150毫米。
等离子喷涂的优点在于与燃烧法不同，其可喷涂非常高熔点的材料，诸 如包括陶瓷的难熔材料。等离子喷涂涂层通常比其它热喷涂法更致密、更牢 固、更干净。
图IO所示为等离子转移弧覆盖的装置。图中，维弧在非自耗钨电极112 和工件114之间起弧或生成。等离子形成喷嘴116借助电源120的高压由振 荡器单元118提供高压。维弧反过来在钨电极112和工件114之间产生转移 弧。等离子形成喷嘴122使转移弧收縮，获得更高的温度和浓度。添加的粉 末由载气送入弧柱124。
有可能调节方法条件，使得全部粉末熔化仅在工件上有薄膜融。结果， 覆盖层和坯之间形成冶金接合且所列举材料的稀释最小。氩主要用于弧等离 子体供给、粉末输送与熔化材料防护层。等离子转移弧覆蓋能够提供高达每 小时10千克的高沉积速率。可迅速生成厚度在0.5至5毫米之间且半径在3 至5毫米之间的沉积。
图ll所示为坯覆盖的又一种方法。图中所示为所谓的爆炸覆盖。爆炸接 合法，也称为"通过爆炸焊接覆盖"，技术上是基于现有技术中公知的工业 焊接法。与其它任何焊接法一样，它符合易懂可靠的原则。这种方法以爆炸 作为能源，以使金属组件之间产生冶金接合。它几乎可被用来接合任何金属 组合，无论是那些冶金相容的金属，还是现有方法中公知的不可焊接的金属。 此外，爆炸接合法可将一层或多层覆盖在底料的一个或两个面上，各面可为 不同类的金属或合金。
由于采用爆炸性的能源，过程非常快速，不像现有的焊接法，在焊合操 作过程中，参数不能被微调。通过收集一些可被很好地控制的合适的方法参 数，使接合的产品质量得到保证。这些参数包括金属表面准备、接合之前的 隔离距离、爆炸负载、速度与爆炸能量。参数的选择基于机械性质、质量、 各待接合的金属组件的传声速度。对于大多数金属组合，业已经建立了使产 品质量一致的最优接合参数。可采用己有公式通过计算确定其它系统的参数。
爆炸覆盖法的第一步是准备两待接合在一起的表面。覆盖层包括选定的 防蚀合金片126。研磨或抛光其表面以得到均匀的表面光洁度。覆盖片126被定位和固定，以配置成与待覆盖的铜坯80的表面平行且位于该表面上。覆 盖片和坯表面之间的距离d称为"相隔距离"，对于待接合的特定的金属组 合，必须预设一相隔距离。选取距离以确保覆盖片在加速到特定碰撞速度后
与坯碰撞。相隔距离通常在覆盖片厚度的0.5到4倍之间变化，取决于对如 下所述的碰撞参数的选择。碰撞速率的限制容许偏差导致了相隔距离也有类 似的容差控制。
炸药容置框架(图中未示)放置在金属覆盖片的边缘上。框架的高度设 置成包含特定量的炸药128，提供每单位面积的特定的释能。通常为粒状或 均匀分布在覆盖片表面上的炸药充填容置框架。采用高速爆炸起爆药柱在片 表面上的预定点将其点燃。爆炸从引爆点传播并以特定爆炸速率横跨片表面。 炸药爆炸130的气体膨胀使覆盖片加速跨过相隔距离，产生特定碰撞速度的 角碰撞。随之发生的冲击在碰撞点产生了非常大的局部压力。这些压力从碰 撞点以金属的传声速传播。由于碰撞以亚音速向前运动，在即刻就要接近的 相邻表面上产生成压力，所产生的压力足够使各表面上的一薄层金属碎裂， 并将其以一股喷射气喷走。表面致污物、氧化物和杂质也在喷射气中被除掉。 在碰撞点，新生成的干净金属面以几百大气压的高压碰撞。尽管炸药爆炸中 生成很多热量。但热量来不及传递到金属。结果形成理想的无熔化或扩散的
金属-金属接合o
图5a和图5b所示为坯80和其覆盖层82已加工好后的保持件。同样地， 图6所示为坯和其覆盖层已加工好之后的图3的管状插入件54。应注意覆盖 层包括插入件腔体的锥部的大部分。这一优点在于这在尤其容易受到腐蚀的 区域内覆盖材料的厚度增大。
一旦将插入件放置在保持件内，可采用电子束焊接，以沿在插入件上的 凸缘圆周和限定扩孔的保持件的壁之间的接缝进行连续焊接，。尽管与未经 处理的铜准直喷嘴相比，电镀可提高准直喷嘴使用寿命约三倍，但是采用覆 盖的话，可提高约十倍。
如图12A所示，首先机加工圆柱形铜合金坯130。如图12B所示，以形 成所需的顶部轮廓。同样地，机加工防蚀合金的圆柱盘132以使其具有与坯 130的顶部互补的外形。还有一种方法是，冲压具有互补外形的防蚀合金盘。盘132放置在坯130的加工好的表面上，并且两者都放置在密封的容器内(图 12C)，其中可对该组件作高温和和极高真空处理，以去除空气和湿气。然 后，使该容器经受固-固HIP法的高压和高温处理，使坯130和防蚀层132之 间形成牢固的接合，如图12D所示。
与从防蚀合金实心盘132开始不同，铜坯132也可用HIP法覆盖首先 对如图12A所示的坯130进行机加工，然后添加粉末状的防蚀合金。更具体 地说，在覆盖过程中，将由一种或多种选定元素形成的粉末混合物放置在容 器134 (通常是钢罐)中的铜合金坯上面。对容器作高温和极高真空处理， 以去除粉末中的空气和湿气。然后容器被密封，并且施以高压及高温下的惰 性气体，使得内部空隙被去除，从而整个材料形成强冶金接合。结果是铜坯 上附着一层干净的均匀防蚀金属层，其具有均匀的细晶粒度和接近100%的密 度。然而，所形成的覆盖的坯进行必要机加工，以形成如前所述的准直喷嘴 保持件和/或准直喷嘴插入件。
本文已相当详尽地描述了本发明，以符合专利法，并向本领域技术人员 提供需要应用新颖的原理及构建和按要求使用这样一些专门的组件的信息。 但是，应理解，本发明可通过特定的不同设备和装置实施，并且在不脱离本 发明本身的保护范围的情况下，可以对该设备和操作工艺作出各种变换。
权利要求
1.在一种等离子弧炬中，其具有管状后壳体部，该后壳体部内共轴配置有圆柱形后电极，所述圆柱形后电极具有闭合的内部和开口的外端，所述等离子弧炬还具有在靠近所述后电极的所述外端设置的环形涡旋生成器组件，以及靠近准直喷嘴的前电极，所述准直喷嘴具有暴露表面和其中贯穿的内部出孔，所述准直喷嘴以与所述后电极和所述涡旋生成器组件共轴对准方式，可松开地连接于所述管状后壳体，本发明的改进包括(a)在所述准直喷嘴的所述暴露表面上的防蚀覆盖层。
1. 在一种等离子弧炬中，其具有管状后壳体部，该后壳体部内共轴配置 有圆柱形后电极，所述圆柱形后电极具有闭合的内部和开口的外端，所述等 离子弧炬还具有在靠近所述后电极的所述外端设置的环形涡旋生成器组件， 以及靠近准直喷嘴的前电极，所述准直喷嘴具有暴露表面和其中贯穿的内部 出孔，所述准直喷嘴以与所述后电极和所述涡旋生成器组件共轴对准的方式， 可松开地连接于所述管状壳体，其特征在于，本发明的改进包括(a)在所述准直喷嘴的所述暴露表面上的防蚀覆盖层。
2. 如权利要求1所述的等离子弧炬，其特征在于，所述的改进还包括所 述准直喷嘴内部出孔的一部分上的防蚀覆盖层。
3. 如权利要求l所述的等离子弧炬，其特征在于，所述前电极和所述准 直喷嘴中之一是铜合金。
4. 如权利要求3所述的等离子弧炬，其特征在于，所述暴露表面上的所 述防蚀覆盖层包括其上所施加的多种防蚀金属合金中的一种。
5. 如权利要求3所述的等离子弧炬，其特征在于，所述准直喷嘴内部出 孔的所述部分上的所述防蚀覆盖层包括其上所施加的多种防蚀金属合金中的 一种。
6. 如权利要求l所述的等离子弧炬，其特征在于，所述暴露表面上的所 述防蚀覆盖层是非金属氧化物涂层。
7. 如权利要求3所述的等离子弧炬，其特征在于，所述准直喷嘴内部出 孔的所述部分上的所述防蚀覆盖层是非金属氧化物涂层。
8. 如权利要求6或7所述的等离子弧炬，其特征在于，所述非金属氧化 物涂层是以火焰喷涂、等离子喷涂和热等静压制法中的一种方法施加的。
9. 如权利要求1或2所述的等离子弧炬，其特征在于，所述防蚀覆盖层 包括镍基合金和铬基合金中的一种涂层。
10. 如权利要求9所述的等离子弧炬，其特征在于，所述镍基合金和铬 基合金中的一种涂层是以非电解浸镀、电镀、火焰喷涂、等离子喷涂和化学 气相沉积方法中的一种方法施加的。
11. 如权利要求2所述的等离子弧炬，其特征在于，所述铜准直喷嘴的 所述暴露表面和所述内部出孔的所述部分上的所述防蚀覆盖层包括预定厚度 的覆盖层。
12. 如权利要求ll所述的等离子弧炬，其特征在于，所述覆盖层是以等 离子转移弧法、爆炸覆盖法、热等静压制法、激光覆盖法中的一种方法施加 的。
17. 如权利要求15所述的等离子弧炬，其特征在于，所述防蚀覆盖层包 括在等离子喷涂法、火焰喷涂法和热等静压制法中的一种方法中施加在所述 铜准直器喷嘴的所述暴露表面和所述内部出孔的所述部分上的氧化铝。
18. 如权利要求15所述的等离子弧炬，其特征在于，所述铜准直喷嘴的 所述暴露表面和所述内部出孔的所述部分上的所述防蚀覆盖层包括，以等离 子转移弧焊接法、爆炸接合法、热等静压制法、激光焊接法中的一种方法施 加的具有预定厚度的覆盖层。
19. 如权利要求12所述的等离子弧炬，其特征在于，所述覆盖层包括镍合金和铬合金中的一种。
20. —种等离子弧炬的准直喷嘴的制作方法，所述的方法包括以下步骤(a) 用圆柱形铜块机加工保持件，其中所述保持件包括圆柱形外壁和贯穿该保持件的纵向孔，该纵向孔具有从其一端向内形成的扩孔以及贯穿所述壁且与所述中心孔成流体连通的多个径向孔；(b) 用铜块机加工具有腔体的管状插入件，其尺寸可装在所述保持件的 所述纵向孔内，所述纵向孔和所述插入件的外直径之间具有预定的间隙空间， 所述管状插入件还包括在其一端环绕所述腔体的环形凸缘；(C)将所述管状插入件插入到所述保持件的所述纵向孔中，所述的插入 件具有配置在扩孔中的环形凸缘位；(d) 在所述凸缘的圆周和限定所述扩孔的壁之间形成连续的焊缝；以及(e) 以耐蚀性强于铜的材料，覆盖步骤(d)的组件的预定暴露表面以及 限定所述插入件的腔体的至少一部分壁。
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述覆盖层材料是镍涂层、 铬涂层、镍铬涂层和氧化物涂层中的一种。
22. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述覆盖层材料以化学气 相沉积法、非电解浸镀法、火焰喷涂法、等离子喷涂法和热等静压制法中的 一种方法施加。
23. —种等离子弧炬的准直喷嘴的制作方法，所述的方法包括以下步骤 (a)用铜块机加工保持件，所述保持件包括管状部，所述管状部具有第一端和第二端以及在该两端之间延伸的腔体；(b)用铜块机加工插入件，所述插入件包括管状部，所述管状部具有第 一端和第二端以及在该两端之间延伸的腔体，所述管状部包括外径和大致为 环形的凸缘，所述外径小于所述保持件的所述腔体的直径，所述凸缘具有径 向延伸且靠近所述第一端的面，所述凸缘的端部是偏离所述面的圆周边缘；(C)将所述插入件的管状部插入到所述保持件的所述腔体中；(d) 使所述插入件的垂直边缘与在所述面偏离的位置且在所述保持件的所述第一端和第二端之间的所述保持件焊接；以及(e) 以耐蚀性强于铜的材料来覆盖所述面和所述插入件的所述腔体的预 定部分。
24. 如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述覆盖材料是镍涂层、 铬涂层、镍铬涂层和氧化物涂层中的一种。
25. 如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述覆盖材料包括第一铬 层，该第一层上覆盖有由氧化铝陶瓷的第二层。
26. 如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述覆盖层材料以化学气 相沉积法、非电解浸镀法、电镀法、火焰喷涂法、等离子喷涂法和热等静压 制法中的一种方法施加。
27. —种等离子弧炬的准直喷嘴的制作方法，所述的方法包括以下步骤(a) 准备第一铜坯；(b) 以防蚀金属材料覆盖所述第一铜坯的预定表面且达到所需厚度； (C)准备第二铜坯；(d) 以所述防蚀金属材料覆盖所述第二铜坯的预定表面且达到所需厚度；(e) 机加工所述第一铜坯以形成保持件，所述保持件包括大致为圆柱形 的外壁和纵向通过所述第一铜坯且具有第一预定直径的中心孔、贯穿所述第 一铜坯的所述预定表面上的覆盖层且具有第二预定直径的扩孔以及向所述第 一铜坯的纵轴线倾斜的多个径向孔，所述径向孔从所述外壁延伸到所述中心 孔；
全文摘要
为了保护转移的等离子弧炬的准直器不受腐蚀而过早失效，本发明涉及一种施加于准直器暴露表面和内部出孔的一部分上的防蚀覆盖层。本发明还提供几种等离子弧炬所用的准直喷嘴的制造方法，其中在准直喷嘴的暴露表面上具有防蚀涂层或覆盖层，所述的方法包括电镀法、非电解浸镀法、火焰喷涂法、等离子喷涂法、等离子转移弧法、热等静压制法和爆炸覆盖法。
文档编号B23K9/00GK101316676SQ200680044121
公开日2008年12月3日 申请日期2006年2月14日 优先权日2005年9月30日
发明者G·J·哈纳斯, R·E·里夫斯, T·J·斯托尔 申请人:菲尼克斯解决方案股份有限公司