专利名称：等离子体射流保护罩的制作方法
技术领域：
本实用新型公开一种等离子体射流保护罩，按国际专利分类表(IPC)划分属于等离子体热喷涂制造技术领域。
背景技术：
等离子喷涂技术是采用等离子体作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面工作层的方法，利用等离子喷涂提高了涂层的致密度和结 合强度，中国专利文献CN1688735、CN1775994、CN101168830等公开了目前出现的高能等离子喷涂设备。然而，现有的常压空气环境下的等离子喷涂方法，材料是在熔融或半熔融状态射流完成，由于与大气接触，射流中容易卷入空气，出现氧化、氮化等现象，尤其在高端真空溅射靶材领域，严重影响到涂层及成膜质量。中国文献CN200920097328.4公开了一种等离子喷枪用等离子弧与粉末粒子流的保护装置，该保护装置由于保护管为一先收缩后扩张的具有特殊形状的管，可以机械隔绝大气以防止大气卷入等离子弧中。然而，该保护装置必须安装于喷枪相连，并向外延伸，保护管长度必须足够长，否则防止氧化氮化效果不明显。中国文献CN102361529A是采用同轴保护气流的等离子体射流保护罩，为圆柱形射流保护罩，采用固定保护阻挡环境空气向射流流动，另外还采用附加段调整保护罩长度，CN102361529A公开的方案与CN200920097328. 4方案相比虽然有所提高，但同样采用的机械隔绝式的保护管或附加段，结构复杂。现有的真空等离子喷涂设备，如文献CN101126144，在密闭的真空室内进行喷涂，目的是防止金属喷涂氧化，通过控制真空室的真空度、充入惰性气体或充入活性气体，然而由于增加了真空室并受真空室空间大小的限制，大大提高了设备的运行成本，同时限制喷涂工件的尺寸。
实用新型内容针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构合理、安全可靠的等离子体射流保护罩，采用两层保护气，让等离子射流与大气隔离，减少其在高温中氧化和氮化，提供靶材膜层质量。为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的一种等离子体射流保护罩，包括射流芯体、外环和内环，其中射流芯体，其中心轴向通孔，该芯体一端面设有两组进气孔，芯体周壁呈台阶式构造且沿轴向的前后阶梯周面上对应的设有两组出气孔，所述的两组出气孔与相配合进气孔相通形成内、外两层保护气；内环，其与射流芯体连接并与芯体周壁前端的一组出气孔配合，所述的内环内周壁与射流芯体周壁前端部构成环状流道形成内层保护气通道；[0010]外环，其与射流芯体连接并与芯体周壁另一组出气孔配合，所述的外环内周壁与射流芯体及内环构成环状流道形成外层保护气通道；所述的射流芯体、内环及外环组装形成为罩体结构，该罩体结构一端进气，另一端形成两层保护气环并向前延伸以使等离子体射流与大气有效隔离。进一步，内环的内周壁上设有一圈斜面，射流芯体前端的出气孔正对着上述斜面并与内环内侧的环状流道配合形成内层保护气通道。进一步，所述的内环内侧与射流芯体构成的内层保护气通道缝隙为O. I I. Omm,内环外周壁与射流芯体上台阶周面形成外层保护气通道的内侧壁。进一步，所述的内环与射流芯体通过配合的螺纹相连接，内环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结合。进一步，所述的外环的内周壁上设有一圈斜面，射流芯体后端的出气孔正对着上述斜面并与外环内侧的环状流道配合形成外层保护气通道。进一步，所述的外环内侧的外层保护气通道缝隙为O. I I. 0mm。进一步，所述的外环与射流芯体螺纹连接，外环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结合。进一步，所述的射流芯体一端进气孔每组为两个且输送的是惰性气体，射流芯体周壁上的出气孔喷出的气体方向与等离子体喷涂靶材的焰流方向相一致。进一步，所述的射流芯体进入的惰性气体是氦气或氖气或氩气或氙气。进一步，所述的射流芯体一端的两组进气孔呈十字形分布，其中一组进气孔与射流芯体周壁前端一组出气孔相通，另一组进气孔与射流芯体周壁后端一组出气孔相通，且每组出气孔沿周向间隔180度，射流芯体周壁上两组出气孔喷出的气体旋向一致，均为顺时针或逆时针方向。本实用新型一种等离子体射流保护罩，包括射流芯体、外环和内环，其中的射流芯体一端面设有两组进气孔并与内、外环配合形成内、外两层保护气，形成的两层保护气环向前延伸以使等离子体射流与大气有效隔离。本实用新型是大气等离子喷涂设备的一种保护装置，通过在保护罩一端送入惰性气体，并由内外环及芯体形成两层保护气，等离子射流位于两层保护气环内，从而使等离子射流与大气隔离，有效防止空气被卷入等离子射流中，避免了其在高温中氧化和氮化的问题，具有结构合理、安全可靠等优点。
图I是本实用新型结构示意图；图2是本实用新型外环与射流芯体及内环分解图；图3是本实用新型射流芯体、外环和内环分解图；图4是本实用新型图3另一角度示意图；图5是本实用新型使用状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明实施例请参阅图I至图5，一种等离子体射流保护罩，包括射流芯体I、外环2和内环3，其中射流芯体1，其中心轴向通孔10，该芯体一端面设有两组进气孔110、120，芯体周壁呈台阶式构造且沿轴向的前后阶梯周面上对应的设有两组出气孔111、121，每组出气孔为两个呈对称分布，所述的两组出气孔与相配合进气孔相通形成内、外两层保护气11、12 ；内环3，其与射流芯体I连接并与芯体周壁前端的一组出气孔配合，所述的内环内周壁与射流芯体周壁前端部构成环状流道形成内层保护气通道；外环2，其与射流芯体I连接并与芯体周壁另一组出气孔配合，所述的外环内周壁与射流芯体及内环构成环状流道形成外层保护气通道； 所述的射流芯体I、内环3及外环2组装形成为罩体结构，该罩体结构一端进气，另一端形成两层保护气环并向前延伸以使等离子体射流与大气有效隔离。请参阅图I至图5，本实用新型内环3的内周壁上设有一圈斜面31，射流芯体前端的出气孔121正对着上述斜面并与内环内侧的环状流道配合形成内层保护气通道。内环3内侧与射流芯体I构成的内层保护气通道缝隙为O. I I. 0mm，最优可以为O. 4mm左右范围内，使其通过的保护气效果最佳，内环3外周壁与射流芯体上台阶周面形成外层保护气通道的内侧壁。内环3与射流芯体I通过配合的螺纹相连接，内环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结合。本实用新型的外环2的内周壁上设有一圈斜面21，射流芯体后端的出气孔111正对着上述斜面并与外环内侧的环状流道配合形成外层保护气通道。外环内侧的外层保护气通道缝隙为O. 3 O. 5_，最优在O. 4mm左右范围内，外环2与射流芯体I螺纹连接，外环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结合。请参阅图I或图5，本实用新型的射流芯体I 一端进气孔每组为两个且输送的是惰性气体，射流芯体周壁上的出气孔喷出的气体方向与等离子体喷涂靶材旋转方向相一致。射流芯体进入的惰性气体是氦气或氖气或氩气或氙气或其他稀有气体。射流芯体I一端的两组进气孔呈十字形分布，其中一组进气孔与射流芯体周壁前端一组出气孔相通，另一组进气孔与射流芯体周壁后端一组出气孔相通，且每组出气孔沿周向间隔180度，射流芯体周壁上两组出气孔喷出的气体旋向一致，均为顺时针或逆时针方向。请参阅图5，在大气等离子喷涂设备一喷枪4上安装一个保护装置即本实用新型，通过气体保护，随焰流一起的全融或半融状态下的粉末受两层保护于保护气中，上述粉末在等离子体5配合作用下喷射于基体7上形成涂层6，让其与大气隔离，减少其在高温中氧化和氮化，提供靶材膜层质量，保护装置见附图。本实用新型是等离子体大气压喷涂下的一种保护装置，通过在保护罩一端送入惰性气体，并由内外环及芯体形成两层保护气，等离子射流位于两层保护气环内，从而使等离子射流与大气隔离，防止空气被卷入等离子射流中，有效减小了材料在喷涂过程中的高温氧化和氮化，大幅提高了靶材的膜层质量。以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
权利要求1.一种等离子体射流保护罩，其特征在于包括射流芯体、外环和内环，其中 射流芯体，其中心轴向通孔，该芯体一端面设有两组进气孔，芯体周壁呈台阶式构造且沿轴向的前后阶梯周面上对应的设有两组出气孔，所述的两组出气孔与相配合进气孔相通形成内、外两层保护气； 内环，其与射流芯体连接并与芯体周壁前端的一组出气孔配合，所述的内环内周壁与射流芯体周壁前端部构成环状流道形成内层保护气通道； 外环，其与射流芯体连接并与芯体周壁另一组出气孔配合，所述的外环内周壁与射流芯体及内环构成环状流道形成外层保护气通道； 所述的射流芯体、内环及外环组装形成为罩体结构，该罩体结构一端进气，另一端形成两层保护气环并向前延伸以使等离子体射流与大气有效隔离。
2.根据权利要求I所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述内环的内周壁上设有一圈斜面，射流芯体前端的出气孔正对着上述斜面并与内环内侧的环状流道配合形成内层保护气通道。
3.根据权利要求I所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的内环内侧与射流芯体构成的内层保护气通道缝隙为O. I I. Omm,内环外周壁与射流芯体上台阶周面形成外层保护气通道的内侧壁。
4.根据权利要求2或3所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的内环与射流芯体通过配合的螺纹相连接，内环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结口 ο
5.根据权利要求I所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的外环的内周壁上设有一圈斜面，射流芯体后端的出气孔正对着上述斜面并与外环内侧的环状流道配合形成外层保护气通道。
6.根据权利要求I所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的外环内侧的外层保护气通道缝隙为O. I I. 0mm。
7.根据权利要求5或6所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的外环与射流芯体螺纹连接，外环螺纹部端口处与射流芯体周向的一台阶面配合密封结合。
8.根据权利要求I所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的射流芯体一端进气孔每组为两个且输送的是惰性气体，射流芯体周壁上的出气孔喷出的气体方向与等离子体喷涂靶材的焰流方向相一致。
9.根据权利要求8所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的射流芯体进入的惰性气体是氦气或氖气或氩气或氙气。
10.根据权利要求I或8或9所述的等离子体射流保护罩，其特征在于所述的射流芯体一端的两组进气孔呈十字形分布，其中一组进气孔与射流芯体周壁前端一组出气孔相通，另一组进气孔与射流芯体周壁后端一组出气孔相通，且每组出气孔沿周向间隔180度，射流芯体周壁上两组出气孔喷出的气流旋向一致，均为顺时针或逆时针方向。
专利摘要本实用新型公开一种等离子体射流保护罩，包括射流芯体、外环和内环，其中的射流芯体一端面设有两组进气孔并与内、外环配合形成内、外两层保护气，形成的两层保护气环向前延伸以使等离子体射流与大气有效隔离。本实用新型是在大气等离子喷涂设备—喷枪上安装一个保护装置，通过气体保护，随焰流一起的全融或半融状态下的粉末受两层保护于保护气中，让其与大气隔离，减少其在高温中氧化和氮化，提供靶材膜层质量。
文档编号C23C4/12GK202576541SQ201220205110
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者罗永春 申请人:厦门映日光电科技有限公司