CN111468344A - 还原炉钟罩内壁喷涂装置、喷涂方法和还原炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂装置、喷涂方法和还原炉，涉及多晶硅装备技术领域。该喷涂装置包括钟罩、旋转部件、密封部件、抽真空部件、排气部件和冷气体动力喷涂部件，利用密封部件使得钟罩内部形成密闭空间后，通过抽真空部件、冷气体动力喷涂部件和排气部件使钟罩内部处于高温保护性气体氛围下，再采用冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂粉末使其在钟罩内壁形成涂层，其中，在喷涂前使钟罩内部处于高温保护性气体氛围下可避免喷涂过程中涂层发生氧化，能够最大限度保留涂层材料的本征性能，同时，利用高温保护性气体将钟罩内壁预热，使得在较低的喷涂条件下，获得高结合强度的涂层。本发明还提供了还原炉钟罩内壁喷涂方法。

Description

还原炉钟罩内壁喷涂装置、喷涂方法和还原炉
技术领域
本发明属于多晶硅装备技术领域，具体涉及一种还原炉钟罩内壁喷涂装置、喷涂方法和还原炉。
背景技术
多晶硅是微电子行业和光伏行业的基础材料，改良西门子法是当下制备多晶硅的主流方法。改良西门子法的特点是：在钟罩式化学气相沉积(CVD)反应器(行业术语为多晶硅还原炉)中，以通电自加热至温度为950-1150℃的细硅芯为沉积载体，通入多晶硅还原炉的三氯氢硅与氢气在热硅芯表面发生氢还原反应，被还原的硅沉积在硅芯表面，随着氢还原反应的进行，硅芯的直径逐渐变大，直至达到规定的尺寸，最终以多晶硅棒的形式采出。
多晶硅还原炉主要材质为不锈钢，为了避免多晶硅还原炉运行过程中因内壁温度过高而使不锈钢材料蠕变失效的问题，通常在外壁和内壁间的夹套内通入低温水进行冷却，使内壁温度保持在300℃以下。在多晶硅还原炉运行过程中，硅棒表面发射出大量红外电磁波，到达内壁表面的绝大部分红外电磁波被吸收，并转化为内壁的内热能，然后传导至冷却水。据统计，夹套冷却水带走的热量约占多晶硅还原炉总输入能量的60％以上。当下，多通过在多晶硅还原炉内壁制备以银为主的贵金属涂层，利用贵金属涂层优良的红外电磁波反射性能，提高还原炉内壁对红外辐射的反射率，减少热量损失和输入能量，达到多晶硅还原炉节能的目的。
为了实现还原炉钟罩内壁上贵金属涂层的喷涂，通常需要采用内壁喷涂装置。现有的还原炉钟罩内壁喷涂装置中，喷枪和钟罩内壁暴露在大气环境中，由于会接触氧气，故存在喷涂过程中涂层易氧化的问题。且钟罩内壁在喷涂前为常温，需要较高的喷涂条件(温度和压力)，无疑会增加喷涂成本。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种还原炉钟罩内壁喷涂装置，通过在喷涂前使钟罩内部处于高温保护性气体氛围下可避免喷涂过程中涂层发生氧化，同时，利用高温保护性气体将钟罩内壁预热，使得在较低的喷涂条件下，获得高结合强度的涂层。
本发明的第二目的在于提供一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，采用上述还原炉钟罩内壁喷涂装置进行喷涂。
本发明的第三目的在于提供一种还原炉，包含上述还原炉钟罩内壁喷涂装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂装置，包括钟罩、旋转部件、密封部件、抽真空部件、排气部件和冷气体动力喷涂部件；
所述旋转部件设置于所述钟罩外侧，用于驱动钟罩的旋转；所述密封部件设置于所述钟罩的开口处，用于使所述钟罩内部形成密闭空间；所述抽真空部件和所述排气部件均通过所述密封部件与所述钟罩内部连通；所述冷气体动力喷涂部件设置于所述钟罩内部并与所述密封部件连接，用于向所述钟罩内输送高温保护性气体和喷涂粉末。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述旋转部件通过可拆卸部件与所述钟罩连接，所述旋转部件能够驱动所述可拆卸部件和钟罩同步转动；
或，所述旋转部件通过面接触方式与所述钟罩连接。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述密封部件包括转动部和静止部；
所述转动部一端与所述静止部连接，另一端与所述钟罩连接，且所述转动部能够与所述钟罩同步转动，所述静止部与所述抽真空部件、所述排气部件和冷气体动力喷涂部件连接。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述抽真空部件包括真空泵、抽气管线和第一排气管线，所述抽气管线一端通过所述静止部与所述钟罩内连通，另一端通过所述真空泵与所述第一排气管线连接；
优选地，所述抽气管线上设置有压力表。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述排气部件包括风机、进气管线和第二排气管线，所述进气管线一端通过所述静止部与所述钟罩内连通，另一端通过所述风机与所述第二排气管线连接；
优选地，所述进气管线上设置有流量计。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述冷气体动力喷涂部件包括喷枪和喷枪移动单元，所述喷枪移动单元与所述喷枪连接，并能够驱动所述喷枪移动；
优选地，所述钟罩内部还设置有测温装置；
优选地，所述测温装置包括非接触测温装置和接触式测温装置，其中，所述非接触测温装置用于检测所述钟罩内壁的温度，所述接触式测温装置用于检测高温保护性气体的温度；
优选地，所述非接触测温装置包括红外测温装置。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述还原炉钟罩内壁喷涂装置还包括控制部件；
所述旋转部件、抽真空部件、排气部件和冷气体动力喷涂部件均与所述控制部件连接；
优选地，所述钟罩外表面和密封部件的外表面分别设置有保温层。
本发明还提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，采用上述还原炉钟罩内壁喷涂装置对钟罩内壁进行喷涂。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述喷涂方法包括以下步骤：
通过密封部件使钟罩内部形成密闭空间，采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气和水分，然后利用冷气体动力喷涂部件喷出高温保护性气体并通过排气部件控制钟罩内部的压力；
当钟罩内壁温度达到50-500℃，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂粉末使其在钟罩内壁形成涂层；
优选地，所述采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气以使钟罩内部的真空度≥10Pa；
优选地，高温保护性气体的温度为100-1000℃；
优选地，高温保护性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气或氪气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，通过排气部件控制钟罩内部的压力为0.05-2MPa，优选为0.05-1MPa；
优选地，钟罩的旋转速度为1-20r/min；
优选地，粉末包括Ag粉、Au粉或Cu粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，涂层的厚度为0.01-10.00mm。
本发明还提供了一种还原炉，包括上述还原炉钟罩内壁喷涂装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂装置，包括钟罩、旋转部件、密封部件、抽真空部件、排气部件和冷气体动力喷涂部件，该还原炉钟罩内壁喷涂装置在喷涂前利用密封部件使得钟罩内部形成密闭空间后，通过抽真空部件、冷气体动力喷涂部件和排气部件使得钟罩内部处于高温保护性气体氛围下，再采用冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂粉末使其在钟罩内壁形成涂层，其中，在喷涂前使钟罩内部处于高温保护性气体氛围下可避免喷涂过程中涂层发生氧化，能够最大限度保留涂层材料的本征性能，同时，在喷涂前利用高温保护性气体将钟罩内壁预热，使得在较低的喷涂条件下，获得高结合强度的涂层；
另外，该还原炉钟罩内壁喷涂装置不依靠装置本身以外的任何热源，依靠装置自身热源(高温保护性气体)实现钟罩内壁的加热，具有绿色、节能的特点。
(2)本发明提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，鉴于上述还原炉钟罩内壁喷涂装置所具有的优势，故采用该内壁喷涂装置的喷涂方法也具有同样的优势，即通过该喷涂方法可避免喷涂过程中涂层发生氧化，能够最大限度保留涂层材料的本征性能，同时，在喷涂前利用高温保护性气体将钟罩内壁预热，使得在较低的喷涂条件下，获得高结合强度的涂层。
(3)本发明提供了一种还原炉，鉴于上述还原炉钟罩内壁喷涂装置所具有的优势，故包含其的还原炉也具有同样的优势，使得该还原炉在多晶硅制备领域具有良好的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种实施方式下的还原炉钟罩内壁喷涂装置的结构示意图。
图标：10-钟罩；20-旋转部件；30-密封部件；31-转动部；32-静止部；40-抽真空部件；41-抽气管线；42-真空泵；43-第一排气管线；44-压力表；50-排气部件；51-进气管线；52-风机；53-第二排气管线；54-流量计；60-冷气体动力喷涂部件；61-喷枪；62-喷枪移动单元；71-非接触测温装置；72-接触式测温装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明的第一个方面，提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂装置，包括钟罩10、旋转部件20、密封部件30、抽真空部件40、排气部件50和冷气体动力喷涂部件60，具体如图1所示。
旋转部件20设置于钟罩10外侧，用于驱动钟罩10的旋转；密封部件30设置于钟罩10的开口处，用于使钟罩10内部形成密闭空间；抽真空部件40和排气部件50均通过密封部件30与钟罩10内部连通；冷气体动力喷涂部件60设置于钟罩10内部并与密封部件30连接，用于向钟罩10内输送高温保护性气体和喷涂粉末。
具体的，冷气体动力喷涂部件60主要是利用气体动力喷涂法进行涂层的制备，即粉末被加热的压缩气体加速至大于等于临界速度，在低于其熔点的温度下，撞击基体(钟罩10内壁)表面，通过与基体(钟罩10内壁)间的机械咬合作用和剧烈弹性形变在基体(钟罩10内壁)表面形成涂层。临界速度是气体动力喷涂技术中的关键指标，只有当粉末的速度等于或大于临界速度时，才会沉积形成涂层。还原炉钟罩10内壁表面性质是影响临界速度的因素之一，当钟罩10内壁表面温度提高时，可以降低粉末的临界速度，粉末可以在较低喷涂条件下沉积形成涂层，或者在固定喷涂条件下，随着钟罩10内壁表面温度的升高，粉末与钟罩10内壁表面的机械咬合和弹性形变作用越强烈，随之形成具有更高结合强度的涂层。故可通过提高钟罩10内壁的表面温度，从而实现在较低的喷涂条件(温度和压力)下，获得高结合强度的涂层的目的。
该还原炉钟罩10内壁喷涂装置的工作原理为：通过密封部件30使钟罩10内部形成密闭空间，采用抽真空部件40抽取钟罩10内部的空气和水分使钟罩10内部的压力达到预定压力值后，利用冷气体动力喷涂部件60喷出高温保护性气体并通过排气部件50控制钟罩10内部的压力；当钟罩10内壁温度达到预定温度后，旋转部件20可驱动钟罩10旋转，冷气体动力喷涂部件60向钟罩10内壁喷涂粉末使其在钟罩10内壁形成涂层。
需要说明的是，本发明中所述的高温保护性气体通常是指带有一定温度且能够防止涂层在制备过程中发生氧化的气体。此处的高温，可理解为温度高于50℃以上，优选为50-1000℃。
本发明提供的还原炉钟罩内壁喷涂装置，包括钟罩、旋转部件、密封部件、抽真空部件、排气部件和冷气体动力喷涂部件，该还原炉钟罩内壁喷涂装置在喷涂前利用密封部件使得钟罩内部形成密闭空间后，通过抽真空部件、冷气体动力喷涂部件和排气部件使得钟罩内部处于高温保护性气体氛围下，同时利用高温保护性气体加热钟罩内壁，使得内壁升高到预定温度，再采用冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂粉末使其在钟罩内壁形成涂层，其中，在喷涂前使得钟罩内部处于高温保护性气体氛围下可避免喷涂过程中涂层发生氧化，能够最大限度保留涂层材料的本征性能，同时，在喷涂前利用高温保护性气体将钟罩内壁预热，使得在较低的喷涂条件下，获得高结合强度的涂层。
另外，该还原炉钟罩内壁喷涂装置不依靠装置本身以外的任何热源，依靠装置自身热源(高温保护性气体)实现钟罩内壁的加热，具有绿色、节能的特点。
作为本发明的一种可选实施方式，旋转部件20通过可拆卸部件与钟罩10连接，旋转部件20能够驱动可拆卸部件和钟罩10同步转动；
旋转部件20与钟罩10通过可拆卸部件非刚性连接在一起，可拆卸部件与钟罩10作为整体被旋转部件20驱动，从而实现钟罩10的转动。
作为本发明的一种可选实施方式，旋转部件20通过面接触方式与钟罩10连接。
钟罩10不与旋转部件20装配在一起，钟罩10与旋转部件20通过面接触的方式，在摩擦力的作用下，旋转部件20驱动钟罩10转动。
作为本发明的一种优选实施方式，旋转部件20包括转动机构和驱动机构，驱动机构用于带动转动机构转动，转动机构与钟罩10上的法兰盘连接。
其中，驱动机构可以包括驱动电机，驱动电机的动力输出轴上设置有凸起，转动机构包括包括齿轮盘，齿轮盘上设置有与凸起相配合的凹槽。驱动电机启动后，动力输出轴转动从而带动齿轮盘转动，齿轮盘与钟罩10上的法兰盘螺栓连接，进而带动钟罩10转动。
作为本发明的一种可选实施方式，密封部件30包括转动部31和静止部32，转动部31与静止部32连接；
转动部31与钟罩10连接并与钟罩10同步转动，静止部32与抽真空部件40、排气部件50和冷气体动力喷涂部件60连接。
转动部31一端与静止部32连接，另一端与钟罩10连接，且装置工作时，转动部31同钟罩10一同转动，而静止部32则保持不动。
作为本发明的一种可选实施方式，抽真空部件40包括抽气管线41、真空泵42和第一排气管线43，抽气管线41一端通过静止部32与钟罩10内连通，另一端通过真空泵42与第一排气管线43连接。
通过真空泵42、抽气管线41和第一排气管线43的配合，可将钟罩10内部的空气和水分排出，使得钟罩10内部保持一定的真空度。
优选地，在抽气管线41上设置有压力表44，可更好的监测钟罩10内部的压力。
作为本发明的一种可选实施方式，排气部件50包括进气管线51、风机52和第二排气管线53，进气管线51一端通过静止部32与钟罩10内连通，另一端通过风机52与第二排气管线53连接。
通过进气管线51、风机52和第二排气管线53的配合，可有效控制钟罩10内部高温保护性气体的压力，使得钟罩10内部保持适宜的压力。
优选地，进气管线51上设置有流量计54。
作为本发明的一种可选实施方式，冷气体动力喷涂部件60包括喷枪61和喷枪移动单元62，喷枪移动单元62与喷枪61连接，并能够驱动喷枪61移动。
喷枪61主要是用来喷射高温保护性气体和/或涂料，喷枪移动单元62主要是控制喷枪61的移动。
作为本发明的一种可选实施方式，钟罩10内部还设置有测温装置；
优选地，测温装置包括非接触测温装置71和接触式测温装置72，其中，非接触测温装置71用于检测钟罩10内壁的温度，接触式测温装置72用于检测高温保护性气体的温度。
需要说明的是，钟罩10内非接触测温装置71和接触式测温装置72的数量不局限为一个，可以为多个，可根据实际需要进行设置。
通过上述测温装置，可实时观测到钟罩10内壁的温度和钟罩10内高温保护性气体的温度，为喷涂工艺的进行提供依据。
作为本发明的一种可选实施方式，非接触测温装置71包括红外测温装置。
作为本发明的一种可选实施方式，钟罩10内壁上设置有钛基体层、镍基体层、铁基体层或铬基体层中的任意一种。
作为本发明的一种可选实施方式，钟罩10外表面和密封部件30的外表面分别设置有保温层(图中未示出)。在钟罩10外表面和密封部件30的外表面设置保温层，可有效防止钟罩10内的热量流失。
作为本发明的一种可选实施方式，还原炉钟罩10内壁喷涂装置还包括控制部件(图中未示出)；
旋转部件20、抽真空部件40、排气部件50和冷气体动力喷涂部件60均与控制部件连接。
控制部件可对上述部件进行远程控制或监视。控制部件的具体结构不作限定，可选用本领域常见的控制装置，此为现有技术，此处不再赘述。
根据本发明的第二个方面，还提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，采用上述还原炉钟罩内壁喷涂装置对钟罩内壁进行喷涂。
鉴于上述还原炉钟罩内壁喷涂装置所具有的优势，故采用该内壁喷涂装置的喷涂方法也具有同样的优势，即通过该喷涂方法可避免喷涂过程中涂层发生氧化，能够最大限度保留涂层材料的本征性能，同时，在喷涂前利用高温保护性气体将钟罩内壁预热，使得在较低的喷涂条件下，获得高结合强度的涂层。
作为本发明的一种可选实施方式，喷涂方法包括以下步骤：
通过密封部件使钟罩内部形成密闭空间，采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气和水分，然后利用冷气体动力喷涂部件喷出高温保护性气体并通过排气部件控制钟罩内部的压力；
当钟罩内壁温度达到50-500℃，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂粉末使其在钟罩内壁形成涂层。
优选地，采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气以使钟罩内部的真空度≥10Pa。
作为本发明的一种可选实施方式，高温保护性气体的温度为100-1000℃；典型但非限制性的高温保护性气体的温度为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃。
作为本发明的一种可选实施方式，高温保护性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气或氪气中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，通过排气部件控制钟罩内部的压力为0.05-2MPa，优选为0.05-1MPa；典型但非限制性的压力为0.05MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa或1.0MPa。
作为本发明的一种可选实施方式，钟罩的旋转速度为1-20r/min；典型但非限制性的钟罩的旋转速度为1r/min、5r/min、10r/min、12r/min、15r/min、18r/min或20r/min。
作为本发明的一种可选实施方式，粉末包括Ag粉、Au粉或Cu粉中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，涂层的厚度为0.01-10.0mm；典型但非限制性的涂层的厚度为0.01mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、1mm、2mm、4mm、5mm、6mm、8mm或10mm。
根据本发明的第三个方面，还提供了一种还原炉，包括上述还原炉钟罩内壁喷涂装置。
鉴于上述还原炉钟罩内壁喷涂装置所具有的优势，故包含其的还原炉也具有同样的优势，使得该还原炉在多晶硅制备领域具有良好的应用。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种还原炉钟罩内壁喷涂装置，具体如图1所示，包括钟罩10、旋转部件20、密封部件30、抽真空部件40、排气部件50、冷气体动力喷涂部件60和控制部件(图中未示出)；
旋转部件20设置于钟罩10外侧，密封部件30设置于钟罩10的开口处，抽真空部件40和排气部件50均通过密封部件30与钟罩10内部连通，冷气体动力喷涂部件60设置于钟罩10内部并与密封部件30连接，用于向钟罩10内输送高温保护性气体和喷涂粉末；
其中，旋转部件20包括驱动电机和齿轮盘，驱动电机的动力输出轴上设置有凸起，齿轮盘上设置有与凸起相配合的凹槽，驱动电机启动后，动力输出轴转动从而带动齿轮盘转动，齿轮盘与钟罩10上的法兰盘螺栓连接，进而带动钟罩10转动；
密封部件30包括转动部31和静止部32，转动部31一端与静止部32连接，另一端与钟罩10连接，转动部31能够与钟罩10同步转动，静止部32与抽真空部件40、排气部件50和冷气体动力喷涂部件60连接；
抽真空部件40包括抽气管线41、真空泵42和第一排气管线43，抽气管线41一端通过静止部32与钟罩10内连通，另一端通过真空泵42与第一排气管线43连接；在抽气管线41上设置有压力表44；
排气部件50包括进气管线51、风机52和第二排气管线53，进气管线51一端通过静止部32与钟罩10内连通，另一端通过风机52与第二排气管线53连接；进气管线51上设置有流量计54；
冷气体动力喷涂部件60包括喷枪61和喷枪移动单元62，喷枪移动单元62与喷枪61连接，并能够驱动喷枪61移动；
钟罩10内壁上设置有钛基体层，钟罩10内部还设置有两个非接触测温装置71和两个接触式测温装置72，其中，非接触测温装置71用于检测钟罩10内壁的温度，接触式测温装置72用于检测高温保护性气体的温度，非接触测温装置71为红外测温装置。
旋转部件20、抽真空部件40、排气部件50和冷气体动力喷涂部件60均与控制部件连接，控制部件可对上述部件进行远程控制。
实施例2
本实施例提供一种还原炉钟罩内壁喷涂装置，除了在钟罩10内壁上设置有镍基体层，钟罩10外表面和密封部件30的外表面分别设置有保温层(图1中未示出)，其余部件以及结构与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，采用实施例1中的还原炉钟罩内壁喷涂装置对钟罩内壁进行喷涂，包括以下步骤：
通过密封部件使钟罩内部形成密闭空间，采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气和水分以使钟罩内部的真空度为10Pa，然后利用冷气体动力喷涂部件喷出100℃的高温保护性气体氮气，控制部件通过密封部件上的压力表测量值控制排气部件的排气流量，使钟罩内部的压力为0.05MPa；
冷气体动力喷涂部件喷出的高温保护性气体氮气在钟罩内富集，并将热量传递到钟罩内壁，当钟罩内壁温度达到50℃，旋转部件驱动钟罩旋转，旋转速度为5r/min，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Ag粉，使其在钟罩内壁形成涂层，其中，喷涂压力为4.5MPa，喷涂温度为650℃。
实施例4
本实施例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，除了当钟罩内壁温度达到100℃时，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Ag粉，其余步骤与实施例3相同。
实施例5
本实施例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，除了利用冷气体动力喷涂部件喷出300℃的高温保护性气体氮气，以及当钟罩内壁温度达到250℃时，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Ag粉，其余步骤与实施例3相同。
实施例6
本实施例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，除了利用冷气体动力喷涂部件喷出1000℃的高温保护性气体氮气，以及当钟罩内壁温度达到500℃时，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Ag粉，其余步骤与实施例3相同。
实施例7
本实施例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，采用实施例2中的还原炉钟罩内壁喷涂装置对钟罩内壁进行喷涂，包括以下步骤：
通过密封部件使钟罩内部形成密闭空间，采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气和水分以使钟罩内部的真空度为100Pa，然后利用冷气体动力喷涂部件喷出750℃的高温保护性气体氮气，控制部件通过密封部件上的压力表测量值控制排气部件的排气流量，使钟罩内部的压力为2MPa；
冷气体动力喷涂部件喷出的高温保护性气体氮气在钟罩内富集，并将热量传递到钟罩内壁，当钟罩内壁温度达到400℃，旋转部件驱动钟罩旋转，旋转速度为20r/min，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Au粉，使其在钟罩内壁形成涂层，使其在钟罩内壁形成涂层，其中，喷涂压力为4.5MPa，喷涂温度为600℃。
实施例8
本实施例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，除了当钟罩内壁温度达到500℃时，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Au粉，其余步骤与实施例7相同。
实施例9
本实施例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，除了冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Cu粉，其余步骤与实施例7相同。
对比例1
本对比例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，除了利用冷气体动力喷涂部件喷出25℃的保护性气体氮气，以及当钟罩内壁温度达到25℃时，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Ag粉，其余步骤与实施例3相同。
对比例2
本对比例提供了一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，除了利用冷气体动力喷涂部件喷出15℃的保护性气体氮气，以及当钟罩内壁温度达到15℃时，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂Ag粉，其余步骤与实施例7相同。
为了比较各实施例和对比例所能达到的技术效果，特设以下实验例。
实验例1
对实施例3-9和对比例1-2所制得的涂层的厚度、结合强度和反射率进行测量。其中，结合强度的检测方法依据《MH/T 3027-2013热喷涂涂层结合强度测试》，反射率的检测方法依据《GJB 5023.1-2003材料和涂层反射率和发射率测试方法》，具体结果见表1。
表1
实验组别 厚度/mm 结合强度/MPa 反射率/％
实施例3 0.01 35 89
实施例4 0.10 41 92
实施例5 1.00 60 90
实施例6 2.00 65 91
实施例7 0.01 45 87
实施例8 2.00 48 85
实施例9 5.00 43 81
对比例1 1.00 20 92
对比例2 1.00 18 86
通过表1中数据可以看出，相同喷涂温度和压力条件下，结合强度随基体温度升高而增强。当真空度和内部压力较高时，涂层结合强度降低，反射性能减弱。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种还原炉钟罩内壁喷涂装置，其特征在于，包括钟罩、旋转部件、密封部件、抽真空部件、排气部件和冷气体动力喷涂部件；
所述旋转部件设置于所述钟罩外侧，用于驱动钟罩的旋转；所述密封部件设置于所述钟罩的开口处，用于使所述钟罩内部形成密闭空间；所述抽真空部件和所述排气部件均通过所述密封部件与所述钟罩内部连通；所述冷气体动力喷涂部件设置于所述钟罩内部并与所述密封部件连接，用于向所述钟罩内输送高温保护性气体和喷涂粉末。
2.根据权利要求1所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置，其特征在于，所述旋转部件通过可拆卸部件与所述钟罩连接，所述旋转部件能够驱动所述可拆卸部件和钟罩同步转动；
或，所述旋转部件通过面接触方式与所述钟罩连接。
3.根据权利要求1所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置，其特征在于，所述密封部件包括转动部和静止部；
所述转动部一端与所述静止部连接，另一端与所述钟罩连接，且所述转动部能够与所述钟罩同步转动，所述静止部与所述抽真空部件、所述排气部件和冷气体动力喷涂部件连接。
4.根据权利要求3所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置，其特征在于，所述抽真空部件包括抽气管线、真空泵和第一排气管线，所述抽气管线一端通过所述静止部与所述钟罩内连通，另一端通过所述真空泵与所述第一排气管线连接；
优选地，所述抽气管线上设置有压力表。
5.根据权利要求3所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置，其特征在于，所述排气部件包括进气管线、风机和第二排气管线，所述进气管线一端通过所述静止部与所述钟罩内连通，另一端通过所述风机与所述第二排气管线连接；
优选地，所述进气管线上设置有流量计。
6.根据权利要求1所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置，其特征在于，所述冷气体动力喷涂部件包括喷枪和喷枪移动单元，所述喷枪移动单元与所述喷枪连接，并能够驱动所述喷枪移动；
优选地，所述钟罩内部还设置有测温装置；
优选地，所述测温装置包括非接触测温装置和接触式测温装置，其中，所述非接触测温装置用于检测所述钟罩内壁的温度，所述接触式测温装置用于检测高温保护性气体的温度；
优选地，所述非接触测温装置包括红外测温装置。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置，其特征在于，所述还原炉钟罩内壁喷涂装置还包括控制部件；
所述旋转部件、抽真空部件、排气部件和冷气体动力喷涂部件均与所述控制部件连接；
优选地，所述钟罩外表面和密封部件的外表面分别设置有保温层。
8.一种还原炉钟罩内壁喷涂方法，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置对钟罩内壁进行喷涂。
9.根据权利要求8所述的喷涂方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过密封部件使钟罩内部形成密闭空间，采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气和水分，然后利用冷气体动力喷涂部件喷出高温保护性气体并通过排气部件控制钟罩内部的压力；
当钟罩内壁温度达到50-500℃，旋转部件驱动钟罩旋转，冷气体动力喷涂部件向钟罩内壁喷涂粉末使其在钟罩内壁形成涂层；
优选地，所述采用抽真空部件抽取钟罩内部的空气以使钟罩内部的真空度≥10Pa；
优选地，高温保护性气体的温度为100-1000℃；
优选地，高温保护性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气或氪气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，通过排气部件控制钟罩内部的压力为0.05-2MPa，优选为0.05-1MPa；
优选地，钟罩的旋转速度为1-20r/min；
优选地，粉末包括Ag粉、Au粉或Cu粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，涂层的厚度为0.01-10.00mm。
10.一种还原炉，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的还原炉钟罩内壁喷涂装置。
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