CN108085550A

CN108085550A - 一种超音速火焰喷涂用喷管

Info

Publication number: CN108085550A
Application number: CN201711395682.0A
Authority: CN
Inventors: 罗文富
Original assignee: Xiamen Bai Xing Xing New Mstar Technology Ltd
Current assignee: Xiamen Bai Xing Xing New Mstar Technology Ltd
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2018-05-29

Abstract

本发明公开了一种超音速火焰喷涂用喷管，所述喷管由钼合金材料制得，所述钼合金材料中包括铬2～3wt％、镍8～9wt％，碳0～0.15wt％，铁0～2.5wt％，锰0.4～0.9wt％，硅0.6～1wt％，硼0～0.01wt％，磷0～0.02wt％，硫0～0.02wt％，其余为钼。本发明的超音速火焰喷涂用喷管使用寿命长，能够减少喷涂粉末的在喷管内的附着，增大喷涂粉末的可用粒径范围。

Description

一种超音速火焰喷涂用喷管

技术领域

本发明属于超音速火焰喷涂技术领域，具体涉及一种超音速火焰喷涂用喷管。

背景技术

高速火焰喷涂(HVOF，High Velocity Oxygen Fuel)，也称为超音速火焰喷涂，是利用乙炔、丙烷、丙烯等碳氢系燃气或氢气，与煤油、柴油等液体燃料和高压氧气在燃烧室内或在特殊的喷嘴中燃烧，燃烧的火焰在燃烧室内产生高压并通过与燃烧室出口联接的膨胀喷嘴产生高温、高速燃烧焰流，喷涂材料送入高速焰流中被加热、加速喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的方法。

燃烧室的出口设计使高速气流急剧扩展加速，形成超音速区和低压区。粉末在低压区域沿径向多点注入，粉末均一混合，在气流中加速喷出。燃烧焰流速度可达五马赫(1500m/s)以上，一般可观察到5～8个明显的马赫锥。粒子流速度高达300～650m/s。喷涂粉末的速度与燃烧室内压力成正比。

高速火焰喷涂是在爆炸喷涂的基础上发展起来的一项新的热喷涂技术。高速火焰喷涂技术一经问世，就以其超高的焰流速度和相对较低的温度，在喷涂金属碳化物和金属合金等材料方面显现出了明显优势。在世界各大热喷涂公司的积极推动下，该技术发展很快，目前高速火焰喷涂技术在喷涂金属碳化物、金属合金等方面，已逐步取代了等离子喷涂和其它喷涂工艺，成为热喷涂的一项重要工艺方法。

超音速火焰喷涂用喷管目前通常采用紫铜材料加工成型，因紫铜材料特性较软，耐磨系数差，使得使用寿命短。此外，超音速火焰喷涂需要高温软化粉末粒子，高速撞击物体表面后获得高致密度的涂层，在喷涂制程中对粉末粒径有严格控制，正常使用15～45μm粒径范围内粉末，直径大于45μm的粒子无法软化，撞击后无法变形成扁平状导会致喷涂失败，甚至划伤喷管；直径小于15μm的粒子则会出现过熔现象，过熔后的粉末变成熔融或半熔融状态附着在喷管内壁阻塞喷管导致无法正常喷涂，遇到高溶点金属时此现象更为突出，现通用解决方法是缩小粉末粒径范围与缩短枪管尺寸加大功率进行喷涂，由此造成粉末出粉率低成本增加，功率增大后燃料成本增加造成许多不必要的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种超音速火焰喷涂用喷管，能够增加喷管使用寿命，减少喷涂粉末的在喷管内的附着，增大喷涂粉末的可用粒径范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超音速火焰喷涂用喷管，所述喷管由钼合金材料制得，所述钼合金材料中包括：铬2～3wt％、镍8～9wt％，碳0～0.15wt％，铁0～2.5wt％，锰0.4～0.9wt％，硅0.6～1wt％，硼0～0.01wt％，磷0～0.02wt％，硫0～0.02wt％，其余为钼。

一实施例中：所述喷管为拉瓦尔喷管。

一实施例中：所述喷管两端设有连接部。

一实施例中：所述喷管长度为2～10英寸。

一实施例中：所述喷管采用钼合金材料粉末经热等静压成型工艺制备。

一实施例中：所述喷管采用数控车床加工成型，尺寸精度控制在±0.05mm内。

一实施例中：所述喷管外表面采用抛光处理。

一实施例中：所述喷管外表面的表面粗糙度控制在0.08μm以内。

一实施例中：所述喷管内表面采用电火花表面加工工艺处理。

一实施例中：所述喷管内表面的表面粗糙度控制在0.05μm以内。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、由于钼的硬度及耐磨性高于铜，因此本发明的钼合金材料制成的喷管能够增加使用寿命。

2、使用本发明的钼合金不粘枪管后，即使采用小粒径的粒子也不会附着在喷管内部，因此可喷涂较宽粒径范围粉末，细粉可得到利用，有助于节约成本。

3、使用本发明的钼合金不粘枪管后，与传统的紫铜喷管相比，粒径相同的粉末可使用尺寸较长的枪管，从而降低喷涂功率，达到节能效果。

4、使用本发明的钼合金不粘枪管后可喷涂低熔点金属(熔点300℃以上)，拓宽了超音速火焰喷涂的利用范围。

5、喷管采用的钼合金材料中含有的2～3wt％铬、8～9wt％镍能够抑制钼的氧化速度，在超音速火焰喷涂过程中，使喷管既能有防粘效果，又能得到更长的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的超音速火焰喷涂用喷管整体外观示意图。

图2为本发明的超音速火焰喷涂用喷管内部结构示意图。

附图标记：喷管10，前半部11，窄喉12，后半部13，连接部14。

具体实施方式

下面通过实施例具体说明本发明的内容：

请查阅图1，为本发明的超音速火焰喷涂用喷管10，所述喷管10由钼合金材料制得，所述钼合金材料中包括：铬2～3wt％、镍8～9wt％，碳0～0.15wt％，铁0～2.5wt％，锰0.4～0.9wt％，硅0.6～1wt％，硼0～0.01wt％，磷0～0.02wt％，硫0～0.02wt％，其余为钼，还可能存在微量的不可避免的杂质。

其中，铬含量例如为2wt％、2.5wt％、3wt％；镍含量例如为8wt％、8.5wt％、9wt％；碳含量例如为0wt％、0.05wt％、0.10wt％、0.12wt％、0.15wt％；铁含量例如为0wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％；锰含量例如为0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％；硅含量例如为0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％；硼含量例如为0wt％、0.002wt％、0.005wt％、0.008wt％、0.01wt％；磷含量例如为0wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.015wt％、0.02wt％；硫含量例如为0wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.015wt％、0.02wt％；钼含量例如为84wt％、86wt％、89wt％等。

例如，铬2.2wt％、镍8.5wt％，碳0wt％，铁1.55wt％，锰0.47wt％，硅0.82wt％，硼0.008wt％，磷0.011wt％，硫0.015wt％，其余为钼；

或者，铬2.87wt％、镍8.95wt％，碳0.15wt％，铁0wt％，锰0.67wt％，硅0.83wt％，硼0.01wt％，磷0.005wt％，硫0wt％，其余为钼；

或者，铬2.34wt％、镍8.66wt％，碳0.08wt％，铁0.19wt％，锰0.74wt％，硅0.65wt％，硼0.008wt％，磷0.019wt％，硫0.007wt％，其余为钼；

或者，铬2.56wt％、镍8.14wt％，碳0.03wt％，铁0.78wt％，锰0.66wt％，硅0.95wt％，硼0wt％，磷0.008wt％，硫0.01wt％，其余为钼；

或者，铬2.13wt％、镍8.79wt％，碳0.05wt％，铁1.74wt％，锰0.59wt％，硅0.76wt％，硼0.005wt％，磷0wt％，硫0.011wt％，其余为钼。

本实施例之中，所述喷管采用上述钼合金材料粉末，即按照“铬2～3wt％、镍8～9wt％，碳0～0.15wt％，铁0～2.5wt％，锰0.4～0.9wt％，硅0.6～1wt％，硼0～0.01wt％，磷0～0.02wt％，硫0～0.02wt％，其余为钼”的各组分质量百分比称取各元素粉末，经热等静压成型工艺制备；喷管中含有的硅0.6～1wt％能够调节钼合金的熔点，降低成型温度，配合冷等静压成型工艺提高喷管密度；冷等静压后采用数控车床加工成型，尺寸精度控制在±0.05mm内；喷管外表面采用抛光处理，将其表面粗糙度控制在0.08μm以内；喷管内表面采用电火花表面加工工艺处理，将其表面粗糙度控制在0.05μm以内。

本实施例之中，所述喷管10例如为拉瓦尔喷管，喷管10内部的前半部11是由大变小向中间收缩至一个窄喉12，窄喉12之后的后半部13又由小变大向外扩张；流经喷管10内部的气体受高压流入喷管10的前半部11，穿过窄喉12后由后半部13逸出，这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速。

本实施例之中，所述喷管10两端设有连接部14，用于与超音速火焰喷枪中的其余组件通过直接螺接、卡接、法兰连接等方式相连接。

本实施例之中，所述喷管10长度为2～10英寸，可以为多种规格，满足不同粉末喷涂的需要。

本发明采用钼合金作为超音速火焰喷枪的喷管，钼合金中主要成分为钼，在喷涂过程中，钼在600℃及以上的高温下表面快速氧化，氧化层与本体呈现疏松结构层，喷涂过程中粉末粒子冲击氧化层后会带走氧化层，避免了粉末附着在喷管内壁；粉末粒子带走氧化层的同时，暴露出来的喷管表面又会形成新的氧化层，因此可持续地防止粉末粘连附着；粉末粒子带走氧化层后，在粉末流动过程中氧化层流失，不会沉积在待喷涂表面上，因此也不会影响喷涂的质量。

喷管采用的钼合金材料中含有的2～3wt％铬、8～9wt％镍能够抑制钼的氧化速度，喷管采用的钼合金材料中含有的0～0.15wt％碳能够调节喷管的硬度及氧化性，碳含量越高、喷管硬度越高但也更易被氧化。在超音速火焰喷涂过程中，本发明通过综合控制铬、镍、钼、碳等各组分的量使其产生协同作用，使得喷管的硬度符合要求并控制喷管表面的钼的氧化速度，使得钼的氧化能够达到防止粉末粘连附着的效果，且脱落的氧化层厚度极薄，因此脱落的部分非常微量，不会对喷管的主体结构造成破坏，同时钼又不至于氧化太快造成过多磨损，使得喷管既能有防粘效果，又能延长喷管的使用寿命；本发明的钼喷管与传统的铜喷管相比，使用寿命可延长五倍以上。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims

1.一种超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管由钼合金材料制得，所述钼合金材料中包括：铬2～3wt％、镍8～9wt％，碳0～0.15wt％，铁0～2.5wt％，锰0.4～0.9wt％，硅0.6～1wt％，硼0～0.01wt％，磷0～0.02wt％，硫0～0.02wt％，其余为钼。

2.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管为拉瓦尔喷管。

3.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管两端设有连接部。

4.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管长度为2～10英寸。

5.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管采用钼合金材料粉末经热等静压成型工艺制备。

6.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管采用数控车床加工成型，尺寸精度控制在±0.05mm内。

7.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管外表面采用抛光处理。

8.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管外表面的表面粗糙度控制在0.08μm以内。

9.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管内表面采用电火花表面加工工艺处理。

10.根据权利要求1所述的超音速火焰喷涂用喷管，其特征在于：所述喷管内表面的表面粗糙度控制在0.05μm以内。