CN104894501A

CN104894501A - 一种用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置

Info

Publication number: CN104894501A
Application number: CN201510260920.1A
Authority: CN
Inventors: 毛杰; 刘敏; 邓畅光; 邓春明; 杨焜; 张吉阜; 周克崧
Original assignee: GUANGDONG RESEARCH INSTITUTE OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY (GUANGZHOU RESEARCH INSTITUTE OF NON-FERROUS METALS)
Current assignee: GUANGDONG RESEARCH INSTITUTE OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY (GUANGZHOU RESEARCH INSTITUTE OF NON-FERROUS METALS)
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2015-09-09

Abstract

一种用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，包括顶部开口的瓶体及密封连接在瓶体开口上的瓶盖，其中所述瓶盖上设置有粉气入口和纯净气体出口，所述瓶体内设置有由至少二块上隔板和至少一块下隔板通过相互交替排布而分隔形成的气流通道。本发明通过该气流通道大大增长了气流的流通路径，使得气流中粉末有足够的时间沉降，从而能够从气流中完全分离出来，同时还大大增加了气流与壁面的碰撞面积，由于气体中粉末在碰撞时会损失部分动能，因此通过增加碰撞面积，更容易实现沉降。且本发明可实现热喷涂工艺中各种条件下送粉量测量时的粉末收集，结构简单，操作实施和清理回收粉末方便，可避免简易容器收集时的漏气漏粉严重，污染测量环境的问题，大幅提高送粉量测量准确度。

Description

一种用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置

技术领域

本发明涉及现代材料表面工程的热喷涂设备技术领域，具体是涉及一种用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置。

背景技术

热喷涂技术最早出现在二十世纪早期的瑞士，随后的一百多年中大量成果不断涌现，包括各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用。热喷涂技术是一种将涂层材料（粉末或丝材）送入某种热源（电弧、燃烧火焰、等离子体等）中熔化，并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能，并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复，在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用。

对任何热喷涂工艺来说，送入热源中的涂层粉末材料的量，即送粉量都是影响涂层性能的一个非常重要的参数。不同种类的粉末在某一具体的喷涂工艺条件下，都对应有适宜的送粉量范围。如采用超音速火焰喷涂WC-Co涂层时，当送粉量在38～60g/min之间变化时，涂层孔隙率在0.55～1.2%之间，显微硬度在HV1000～1300, 粉末沉积率为40～50%，涂层性能优。喷涂CrC-NiCr涂层时，当送粉量在27～45g/min之间变化时，涂层质量优。

若送粉量过小，可能产生的不利影响包括：1）喷涂粉末颗粒过熔，元素烧损，烟雾大，易污染涂层。2）喷涂时粉末熔融颗粒不能良好搭接，造成涂层层间孔隙率增大。3）易造成工件过热，涂层内应力增大而开裂。3）延长了喷涂时间，降低生产效率，生产成本增大。若送粉量过大，可能的不利影响有：1）粉末熔化不充分，涂层结合强度降低，孔隙率增大。2）涂层应力增大，导致涂层开裂。3）未熔颗粒反弹严重，粉末沉积率下降，生产成本提高。

因此，任何热喷涂实验或生产之前，都要进行送粉量的精确测量。而对于热喷涂工艺来说，有各种各样的陶瓷、金属、合金或混合粉末，粉末的密度、粒径、外形都不相同，送粉载气种类、流量也不相同。因此，送粉量测量的次数和频率很高，测量数值是否精确更是直接影响到热喷涂工艺的确定和涂层最终性能。目前，热喷涂送粉量测量主要采用两次称量法，先称量容器重量，然后通入带喷涂粉末的载气一定时间，粉末沉降后称量重量，减去容器重量后，除以时间既得送粉量。但目前并没有适用于热喷涂送粉量测量的专用的粉末收集装置，一般是使用普通的塑料瓶收集粉末（如图1所示），在瓶盖上开一个进气孔15和一个排气孔16。这种简易容器收集的主要缺点包括：

1）没有规则的粉末沉降通道，而且送粉管17不固定，插入深度随意：当送粉管插入浅时，载粉气体的流动路径18较短，粉末来不及沉降而直接排出，造成送粉量测量的数值偏小；当送粉管插入深时，气流会妨碍粉末的自由沉降和将已沉降的粉末卷起形成“二次扬尘”；

2）进气口无密封措施，易漏气，造成送粉量的测量数值偏小；

3）简易容器收集在测量载气流量较大、轻粉末和细粉末时，漏气漏粉的问题更加严重，测量结果误差极大，有时误差会超过30%；

4）严重的粉尘泄漏污染测量环境，对操作人员的人身健康造成极大威胁。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构简单、操作实施和清理回收粉末方便，可避免漏气漏粉，能有效提高送粉量测量准度的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，其特点是包括顶部开口的瓶体及密封连接在瓶体开口上的瓶盖，其中所述瓶盖上设置有粉气入口和纯净气体出口，所述瓶体内设置有由至少二块上隔板和至少一块下隔板通过相互交替排布而分隔形成的气流通道，所述各上隔板竖直固定在瓶盖的底面上且其两侧面与瓶体的内侧面紧密接触，所述各下隔板竖直固定在瓶体的内底面上且其两侧面与瓶体的内侧面紧密接触。

为了既可防止送粉管松动被气流反吹脱落造成的测量中止和入口四周漏气漏粉引起的误差，又可防止送粉管插入浅深随意而造成气流紊乱引起的误差，上述瓶盖上设置有与粉气入口相连通的送粉管接头，该送粉管接头与送粉管通过螺纹或万用卡口固定连接。

为了确保瓶盖与瓶体的密封方便可靠，从而有效降低漏气造成送粉量测量偏小的问题，上述瓶盖与瓶体之间通过O型圈实现密封连接。

为了保证粉末沉积在瓶体的底部后，既不会堵塞气流通道，使气流可以继续顺利通过，又不会重新卷起粉末，上述各上隔板的下端与瓶体的内底面相距至少30mm。

为了使本发明的使用方便，上述瓶盖的顶面上设置有提手。

本发明由于采用了在瓶体内设置有由至少二块上隔板和至少一块下隔板分隔形成的气流通道，通过该气流通道大大增长了气流的流通路径，使得气流中粉末有足够的时间沉降，从而能够从气流中完全分离出来，同时还大大增加了气流与壁面的碰撞面积，由于气体中粉末在碰撞时会损失部分动能，因此通过增加碰撞面积，更容易实现沉降。另外，由于在瓶盖上设置有与粉气入口相连通的送粉管接头，送粉管固定在该送粉管接头上，从而既能防止送粉管松动被气流反吹脱落造成的测量中止和入口四周漏气漏粉引起的误差，又能防止送粉管插入浅深随意而造成气流紊乱引起的误差。此外，由于瓶盖和瓶体之间是采用O形圈进行气体的密封，从而能够进一步降低漏气造成送粉量测量偏小的问题。由于本发明采用了延长气路和密封设计，使得本发明可实现热喷涂工艺中各种条件下（如不同载气流量，不同粉末种类）送粉量测量时的粉末收集，特别是用于载气流量大、超轻粉末和超细粉末的情况下。本发明可避免粉末收集的漏粉问题，大幅提高测量准确度，同时不污染测量环境，保障操作人员的人身健康。而且，本发明的结构简单、制造成本低、实用性强、操作实施和清理回收粉末方便。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为现有的用于收集粉末的塑料瓶的截面结构示意图。

图2为本发明的截面结构示意图。

图3为本发明的使用状态示意图。

具体实施方式

如图2-图3所示，本发明所述的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，包括顶部开口的瓶体1及密封连接在瓶体1开口上的瓶盖2，所述瓶盖2与瓶体1之间是通过O型圈10实现密封连接，且瓶盖2与瓶体1是通过紧固螺丝12连接在一起，其中所述瓶盖2上设置有粉气入口3和纯净气体出口4，所述瓶体1内设置有由至少二块上隔板5和至少一块下隔板6通过相互交替排布而分隔形成的用于延长气流流通路径的气流通道7，所述各上隔板5竖直固定在瓶盖2的底面上且其两侧面与瓶体1的内侧面紧密接触，所述各下隔板6竖直固定在瓶体1的内底面上且其两侧面与瓶体1的内侧面紧密接触。同时，在所述瓶盖2上设置有与粉气入口3相连通的送粉管接头8，该送粉管接头8与送粉管9通过螺纹或万用卡口固定连接，这样既可防止送粉管9松动被气流反吹脱落造成的测量中止和入口四周漏气漏粉引起的误差，又可防止送粉管插入浅深随意而造成气流紊乱引起的误差。为了使本发明的使用方便，在所述瓶盖2的顶面上设置有提手11。

本发明使用时，通过均布二个或四个紧固螺丝12将瓶盖2连接在瓶体1上，瓶盖2和瓶体1间放置O型橡胶圈实现气体的密封，防止载粉气体从此处泄漏而造成送粉量测量偏小。送粉管9通过螺纹或万用卡口固定在瓶盖2上的粉气入口3上，送入带喷涂粉末的载气气体后，气体通过瓶盖2的粉气入口3进入瓶体1。由于在瓶盖2上设置有上隔板5，在瓶体1的底部设置有下隔板6，而且这些隔板均与瓶体1的内侧壁紧密接触，通过这种方式使得气流只能从上隔板5的下面和下隔板6的上面通过，即载粉气体呈“W”字形通过由隔板分隔形成的气流通道7。载粉气体进入通道后，气流通过的横截面积突然增大，使得载粉气体在装置内的流速比送粉管内流速小得多，导致气流中密度大的固体颗粒在重力作用下，获得更大的沉降速度，快速沉降分离。喷涂粉末13沉降在瓶体1的底部，纯净载气14通过瓶盖2上的纯净气体出口4排出。

热喷涂送粉量测量采用两次称量法，先称量本发明重量m1，然后通入带喷涂粉末的载气一定时间t，粉末沉降结束后称量重量m2，则送粉量表达为：(m2-m1)/t。

测量结束后，可以拧开紧固螺丝12, 启开瓶盖2，清理与回收粉末。

本发明可以采用不锈钢，塑料等材质，高度设计在200～250mm，瓶体1的直径在150～200mm。且各上隔板5的下端与瓶体1的内底面相距至少30mm，这样可以保证粉末沉积在瓶体1底部后，既不会堵塞气流通道，气流可以继续顺利通过，又不会重新卷起粉末。

本发明可以用于载气流量0～20L/min，粉末粒径5～200μm的粉末收集。一般热喷涂工艺使用的载气流量1～12L/min，粉末粒径15～100μm范围内，因此本发明适用于热喷涂工艺几乎所有条件下的送粉量测量。另外，在载气流量特别大（＞20L/min）、粉末密度特别轻（如特殊有机高分子粉末）和超细粉末（＜5μm）的情况下，可考虑以下几点改进措施：1）增加本发明的高度和瓶体直径；2）增加上、下隔板的数量和间隔距离；3）在粉气出口3处增加滤网，进一步防止超细超轻粉末的泄漏。

实施例一：

采用低压等离子喷涂技术制备YSZ涂层，不同送粉量条件下制备的YSZ涂层具有明显不同的结构和性能，实验前必须进行送粉量的精确测量。

测量粉末为ZrO₂7.5Y₂O₃团聚粉末，牌号Metco 6700，平均粒径10μm。实验中使用载气为N₂，流量保持在16 L/min。实施例中测量粉末在热喷涂工艺中属于超细粉末，使用的载气流量也较大。实验中送入粉末的量通过设备送粉器的粉盘转速比来调节，实验中使用的粉盘转速比为18%、36.5%和73%。

本发明采用不锈钢材质，高度200mm，瓶体1直径为150mm。在瓶盖2上设置有二块上隔板5，在瓶体1底部中间设置有一块下隔板6，这些隔板均与瓶体侧壁紧密接触。上隔板5的下端与瓶体1的内底面相距40mm。送粉量测量时，通过均布四个紧固螺丝12将瓶盖2连接在瓶体1上，瓶盖2和瓶体1间放置O型橡胶圈实现气密封。送粉管9通过螺纹固定在瓶盖2的送粉管接头8上，送入带喷涂粉末的载气气体后，气体通过瓶盖2的粉气入口3进入瓶体1内。测量时间2分钟，粉末沉降后总重减去本发明原重，然后除以时间，得出送粉量测试结果如下表：

测量过程中，没有看到来不及沉降的粉尘从纯净气体出口4带出。

测量结束后，拧开紧固螺丝12, 启开瓶盖2，清理与回收粉末。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims

1.一种用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，其特征在于包括顶部开口的瓶体（1）及密封连接在瓶体（1）开口上的瓶盖（2），其中所述瓶盖（2）上设置有粉气入口（3）和纯净气体出口（4），所述瓶体（1）内设置有由至少二块上隔板（5）和至少一块下隔板（6）通过相互交替排布而分隔形成的气流通道（7），所述各上隔板（5）竖直固定在瓶盖（2）的底面上且其两侧面与瓶体（1）的内侧面紧密接触，所述各下隔板（6）竖直固定在瓶体（1）的内底面上且其两侧面与瓶体（1）的内侧面紧密接触。

2.根据权利要求1所述的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，其特征在于上述瓶盖（2）上设置有与粉气入口（3）相连通的送粉管接头（8），该送粉管接头（8）与送粉管（9）通过螺纹或万用卡口固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，其特征在于上述瓶盖（2）与瓶体（1）之间通过O型圈（10）实现密封连接。

4.根据权利要求1所述的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，其特征在于上述各上隔板（5）的下端与瓶体（1）的内底面相距至少30mm。

5.根据权利要求1所述的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，其特征在于上述瓶盖（2）的顶面上设置有提手（11）。

6.根据权利要求1所述的用于热喷涂送粉量测量的粉末收集装置，其特征在于上述瓶盖（2）与瓶体（1）通过紧固螺丝（12）连接在一起。