一种用于喷涂银层的冷喷枪的制作方法

本实用新型涉及冷喷涂设备，具体地涉及一种用于喷涂银层的冷喷枪。

背景技术：

冷喷涂是由热喷涂技术拓展而来的一种新型的、先进的表面涂层技术。冷喷涂是基于空气动力学与高速碰撞动力学原理的过程，首先将高压气体导入收缩-扩张型拉法尔喷嘴，气体流过喷嘴喉部后产生超音速流动，然后由送粉气体将喷涂粉末沿轴向从喷嘴上游送入气流中，粉末粒子经过整个喷嘴被加速到300～1200m/s以上的高速度，形成高速粒子流，与基体碰撞发生剧烈的塑性变形而沉积形成涂层。在这一过程中，工作气体通常预热，根据喷涂材料不同，温度一般在100～800℃，但远低于喷涂材料的熔点。由于喷涂过程采用相对低的温度，可避免在热喷涂过程中发生的氧化(针对金属材料)、相变、分解、化学反应、晶粒长大(针对纳米结构材料)等不利影响。目前，冷喷涂技术已经成功被用于制备大部分纯金属、合金、金属基复合材料、纳米结构金属涂层或块材等。

现有用于喷涂银层的冷喷枪的气室组件采用单纯锥筒状气室组件的形式。由于气室后端气粉混合管的截面积是固定的，这种气室结构的送气气压容易因送粉量大小波动而导致波动,系统监测到这种较大的波动时需相应做出调整。但从监测－系统计算－阀门执行－到气室－气室反馈之间需要一定的时间，在这段时间内气体流量会持续波动。这种时间的滞后所调整的流量及压力无法满足实际波动量，会出现超调或欠调的现象，使系统不断在调整出现震荡。首先对系统元器件寿命影响很大，更严重地会影响涂层质量，使涂层结合力高低不均，孔隙率大小不一，上粉率大小不同，涂层表面会凹凸不平。并且银粉较软，需要更高喷射速度，这就需要提高相关设备的耐压等级，造成设备制造成本大大增加。此外，由于冷喷涂的温度较高，这对冷喷枪中的拉法尔喷管的材料要求较高，造成其生产成本较高，并且冷喷枪中的密封圈容易损坏，寿命较短，不仅影响喷涂作用的连续性，而且造成材料浪费。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种喷涂银层的冷喷枪，以解决上述技术问题。为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种用于喷涂银层的冷喷枪，可包括气室组件、进气管、送粉芯组件和冷喷管组件，所述气室组件包括锥筒状气室壳体、气室盖、上气室隔板和下气室隔板，所述气室壳体包括圆筒形上部和圆锥形下部，具有上开口和下开口；所述气室盖密封安装在所述上开口，所述上气室隔板和下气室隔板固定安装在所述气室壳体内，将气室分隔成三部分，其中所述上气室隔板位于所述圆筒形上部和所述圆锥形下部的交界处，下气室隔板位于所述圆锥形下部中；所述上气室隔板和下气室隔板均具有至少一圈气孔，并且所述上气室隔板的气孔截面积之和大于所述下气室隔板的气孔截面积之和；在所述下气室隔板下方的所述圆锥形下部的内壁上设有若干膛线，所述膛线与所述下气室隔板的一圈气孔数量一致，并且该一圈气孔的出口对准所述膛线上端，所述膛线下端接近所述下开口；所述进气管穿过所述气室盖进入到所述上气室隔板上方的气室部分中；所述送粉芯组件穿过所述气室盖、上气室隔板和下气室隔板的中心通孔直到靠近所述下开口；所述冷喷管组件固定安装在所述下开口上。

进一步地，所述下气室隔板的侧面与所述圆锥形下部的内壁锥度相同。

进一步地，所述下气室隔板具有两圈气孔，其中内圈气孔为斜孔，外圈气孔为直孔，外圈气孔的出口对准所述膛线上端，内圈气孔的出口对准所述膛线下端。

进一步地，所述下气室隔板的底部中间具有向下延伸的圆弧凸缘，内圈气孔的出口位于所述圆弧凸缘上。

进一步地，所述下气室隔板的侧面上设有一定位突起，所述膛线中的一根具有上端延伸部，所述定位突起与所述上端延伸部配合定位。

进一步地，所述气室组件还包括气室内套和若干顶柱，所述上气室隔板和下气室隔板通过所述气室内套和若干顶柱固定安装在所述气室壳体内；其中，所述气室内套上端抵接所述气室盖，下端抵接所述上气室隔板；所述顶柱上端支撑所述上气室隔板，下端固定在所述下气室隔板上。

进一步地，所述顶柱具有较小直径的上端，所述上气室隔板具有通孔，所述上气室隔板通过所述通孔套设在所述上端上而由所述顶柱支撑；所述顶柱下端与所述下气室隔板通过螺纹固定连接。

进一步地，所述气室盖上还安装有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器分别用于测量所述上气室隔板上方的气室部分中的温度和压力。

进一步地，所述送粉芯组件包括送粉芯和套设在所述送粉芯上的送粉芯套管，所述送粉芯套管对应于送粉芯的进口端位置上设有冷却水套筒，所述冷却水套筒的侧壁上设有径向对置的进水口和出水口，进水口用于连接冷却水源。

进一步地，所述冷喷管组件包括喷头管座、内喷管、中套管和外套管，所述喷头管座具有进水通道和出水通道，所述内喷管和所述中套管之间形成冷却进水通道，所述中套管和所述外套管之间形成冷却回水通道，所述进水通道一端与所述冷却水套筒的出水口连通，另一端与所述冷却进水通道连通，所述冷却回水通道下端与所述冷却进水通道连通，上端与所述出水通道连通。

进一步地，所述内喷管包括对接在一起的上内喷管段和下内喷管段，所述上内喷管段的内径从上到下逐渐缩小，所述下内喷管段的内径从上到下逐渐增大。

进一步地，所述内喷管由诸如聚酰亚胺等高温塑料或不锈钢制成。

本实用新型采用上述技术方案，具有的有益效果是：本实用新型通过设置不同通气截面积的上下两层气室隔板，能够避免气室压力波动，起到稳压作用，提高涂层质量。通过设置膛线，使得气体产生螺旋加速，进而使银粉末能够以更高的速度喷射到待喷涂表面上，可以在无需提高设备耐压等级的情况下实现银粉末的喷涂。此外，通过设置冷却系统，拉法尔喷管能够使用成本较低且容易加工的材料制成，从而降低冷喷枪成本。

附图说明

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是根据本实用新型实施例的冷喷枪的立体图；

图2是图1所示的冷喷枪的另一立体图，其中，部分外壳去除，以示出内部结构；

图3是图2所示的冷喷枪的正视图；

图4是沿图3的a-a线截取的剖视图；

图5是图4的b处的放大图；

图6是图2所示的冷喷枪的气室组件的立体分解图；

图7是图6所示的气室组件的剖视图；

图8是图6所示的气室组件的气室壳体的立体图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1至8所示，描述一种用于喷涂银层的冷喷枪100，所述冷喷枪100可包括气室组件1、进气管2、送粉芯组件3和冷喷管组件4。气室组件1可包括锥筒状气室壳体11、气室盖12、气室内套13、若干顶柱14(示出三根)、上气室隔板15和下气室隔板16。气室壳体11一体制成，包括圆筒形上部111和圆锥形下部112。气室壳体11具有上开口113和下开口114。上开口113的内壁具有内螺纹，下开口114的外壁上具有外螺纹。气室盖12密封安装在气室壳体11的上开口113。上气室隔板15和下气室隔板16固定安装在气室壳体11内，将气室分隔成三部分。在下气室隔板15下方的圆锥形下部112的内壁上设有若干膛线1121，所述膛线1121与下气室隔板15的一圈气孔数量一致，并且该一圈气孔的出口对准所述膛线1121上端，所述膛线1121下端接近所述下开口114。通过设置膛线121，使得气体产生螺旋加速，进而使银粉末能够以更高的速度喷射到待喷涂表面上，可以在无需提高设备耐压等级的情况下实现银粉末的喷涂。并且，气体螺旋时能够形成气体墙，阻挡粉末扩散，使从冷喷管组件4射出的银粉末更集中，进而提高涂层的密实度(即，降低孔隙率),增加涂层的结合强度，提高银粉上粉率。

进气管2穿过气室盖12进入到上气室隔板15上方的气室部分中。送粉芯组件3穿过气室盖12、上气室隔板15和下气室隔板16的中心通孔直到靠近下开口114，以将银粉送至下开口114。冷喷管组件4固定安装在下开口114上。因此，银粉气流通过冷喷管组件4形成高速粒子流，与待喷涂表面碰撞发生剧烈的塑性变形而沉积形成银涂层。气室盖12、上气室隔板15、下气室隔板16、送粉芯组件3和冷喷管组件4的具体结构在下文中进行描述。

如图6和7所示地，气室盖12包括外径逐渐减小的上凸缘部分121、中间螺纹连接部分122和下延伸部分123。气室盖12通过中间螺纹连接部分122的外螺纹与上开口113的内螺纹螺纹接合而固定安装在上开口113。下延伸部分123的末端穿过上气室隔板15。气室盖12上设有中心通孔124、气管通孔125、温度传感器通孔126和压力传感器通孔127。其中，送粉芯组件3从中心通孔124插入气室组件中，其末端接近下开口114。气管通孔125、温度传感器通孔126、压力传感器通孔127位于中心通孔124旁，分别用于供进气管2、温度传感器5和压力传感器6穿过(参见图2)。进气管2可具有一段螺旋线圈加温段21(参见图4)，用于对送粉气体进行加温。送粉气体通常采用惰性气体，例如氮气等。温度传感器5和压力传感器6分别用于测量气室中(具体地，上气室隔板16上方的气室部分中)的温度和压力。

继续参照图6和7，上气室隔板15和下气室隔板16通过气室内套13和顶柱14固定安装在气室壳体11内。其中，上气室隔板15位于圆筒形上部111和圆锥形下部112的交界处，下气室隔板16位于圆锥形下部112中(大致中间位置)。气室内套13上端抵接气室盖1(具体地，中间螺纹连接部分122)，下端抵接上气室隔板15；顶柱14的上端支撑上气室隔板15，下端固定在下气室隔板16上。这种固定结构简单，安装和拆卸非常方便。当然，上气室隔板15和下气室隔板16也可以采用其它固定结构安装在气室壳体11内。

在所示实施例中，下气室隔板16的侧面与圆锥形下部112的内壁锥度相同，使得下气室隔板16能够紧密贴合在圆锥形下部112的内壁上。下气室隔板16的这种结构有利于安装。

如图6和7所示，顶柱14具有较小直径的上端141和带外螺纹的下端142。上气室隔板15具有通孔152，上气室隔板15通过通孔152套设在上端141上而由顶柱14支撑。顶柱14的下端142与下气室隔板16的螺孔162通过螺纹固定连接。顶柱14与上气室隔板15和下气室隔板16的这种安装结构有利于安装和拆卸。

上气室隔板15和下气室隔板16均具有至少一圈气孔151、161(图6中示出两圈)并且上气室隔板15的气孔截面积之和大于下气室隔板16的气孔截面积之和。当送粉量波动时，产生的气压波动通过上下双层气室隔板之间的不同截面积气孔实现气体压力缓冲，使得送粉流量波动引起的压力波动对最上层气室压力影响甚微，起到稳压作用。即，上层气室相当于“稳压储气罐”，当下层气室压力降低后，上层气室及时补充压力，达到自动快速平衡的作用，因此，能够基本上维持送粉压力不变。

在本实施例中，上气室隔板15具有两圈气孔151，气孔151均为直孔；并且，内圈气孔151的数量(6个)少于外圈气孔151的数量(15个)。但应该理解，内圈气孔151和外圈气孔151的数量可以相同。

在本实施例中，下气室隔板16具有两圈气孔161，其中内圈气孔为斜孔，外圈气孔为直孔，并且外圈气孔的出口对准膛线121上端，内圈气孔的出口对准膛线121下端。这种气孔161布置方式一方面有利于气体螺旋加速，达到更快的喷射速度，另一方面有利于提高喷射粉末的集中度，使涂层的孔隙率更低。

如图7所示，本实施例的下气室隔板16的底部中间具有向下延伸的圆弧凸缘163，内圈气孔的出口位于圆弧凸缘163上。圆弧凸缘163可以在确保下气室隔板16下方有足够气体空间的情况下使内圈气孔161的出口更接近膛线1121，进一步提高喷射粉末的集中度。

继续参照图6和图8，下气室隔板16的侧面上设有一定位突起164，所述膛线1121中的一根具有上端延伸部1121a，所述定位突起164与所述上端延伸部1121a配合定位。这可以确保下气室隔板16的气孔161与膛线1121对准。

在一具体实施例中，所述膛线1121的深度为0.5毫米。

在本实施例中，下气室隔板16的每圈气孔161的个数为21个，相应地膛线1121的数量为21条。应该理解，气孔161的膛线121数量不限于所示实施例，其与气室和下气室隔板16的大小有关。

在一具体实施例中，上气室隔板15的气孔151的数量总数为21个，直径为1.8毫米。下气室隔板16的内圈气孔161和外圈气孔161的数量均为21个，其中内圈气孔161的直径为1毫米，外圈气孔161的直径为1.3毫米。

如图2-5所示，本实用新型的冷喷枪还冷却系统，所述冷却系统用于对送粉芯组件3和冷喷管组件4进行冷却，下面分别进行说明。送粉芯组件3可包括送粉芯31和套设在送粉芯31上的送粉芯套管32。送粉芯套管32对应于送粉芯31的进口端位置上设有冷却水套筒33，以对送粉芯31进行冷却，避免其温度过高造成银粉粘在送粉芯31上，进而影响送粉量，乃至堵塞送粉芯31。冷却水套筒33的侧壁上设有径向对置的进水口和出水口，进水口用于连接冷却水源(未示出)，例如通过进水管34。冷却水的电导率要求在20μs/cm以下，因此，在使用过程中，如果冷却水的电导率大于20μs/cm，就需更换新的冷却水。冷却水可以是纯净水或电导率小于6μs/cm的去离子水等。

冷喷管组件4可包括喷头管座41、内喷管42、中套管43和外套管44。喷头管座41具有进水通道411和出水通道412。内喷管42和中套管43之间形成冷却进水通道，并且中套管43和外套管44之间形成冷却回水通道。进水通道411一端与冷却水套筒33的出水口(通过水管45)连通，另一端与所述冷却进水通道连通。所述冷却回水通道的下端与所述冷却进水通道连通，上端与出水通道412连通。出水通道412连接有出水管46。图5用箭头表示冷却水的流动方向。

内喷管42为拉法尔喷管，可包括对接在一起的上内喷管段421和下内喷管段422，其中，上内喷管段421的内径从上到下逐渐缩小，下内喷管段422的内径从上到下逐渐增大。

在这种情况下，内喷管42可由诸如聚酰亚胺等高温塑料或不锈钢等的低成本材料制成。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。