CN215593166U - 一种硅及硅化合物涂层的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅及硅化合物涂层的制备装置，属于涂层制备领域，所述装置包括依次连接的载气加速管(1)、混合腔(2)以及喷枪(3)，所述混合腔(2)上方连接有用于熔融待喷涂材料的热熔室(4)；所述混合腔(2)中设有第一压力表(21)，所述热熔室(4)中设有加热装置(41)、第二压力表(42)以及温度控制器(43)。该装置结构简单，实现复杂工件表面及大面积基底表面涂层的制备，喷涂效率高，可通过喷涂参数的优化调整制备得到质量较好的涂层，温度压力可精准控制，避免高温条件下材料分解、相变及氧化，同时可避免常规工艺的高温对基底的机械性能造成损伤。

Description

一种硅及硅化合物涂层的制备装置

技术领域

本实用新型涉及涂层制备领域，尤其涉及一种硅及硅化合物涂层的制备装置。

背景技术

硅及硅化合物涂层在某些工业领域内具有很高的应用价值，但是以火焰喷涂为主的传统喷涂技术无法获得性能优异的硅及硅化合物涂层，因此，有必要开发一种喷涂装置以实现高性能硅及硅化合物涂层的制备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服传统喷涂技术存在的问题，提供一种硅及硅化合物涂层的制备装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

提供一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述装置包括依次连接的载气加速管、混合腔以及喷枪，所述混合腔上方连接有用于熔融待喷涂材料的热熔室；所述混合腔中设有第一压力表，所述热熔室中设有加热装置、第二压力表以及温度控制器。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述载气加速管为拉瓦尔喷管。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述拉瓦尔喷管中设有温度计。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述加热装置为电磁感应加热装置。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述喷枪包括枪筒和球型喷嘴，所述枪筒前端与所述混合腔连接，所述球型喷嘴的外球面与枪筒后端的球状壳体的内球面配合活动连接，球型喷嘴的外球面上设置有角度刻度线。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述热熔室的底部通过下料管道与所述混合腔连接，所述下料管道的尺寸远小于所述热熔室尺寸。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述载气加速管的前端连接载气管，所述载气管上设有载气阀。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述拉瓦尔喷管内壁上铺设有隔热层。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述隔热层为氮化硅。

作为一优选项，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述第一压力表、第二压力表均为在线压力表，所述温度控制器为在线温度控制器。

需要进一步说明的是，上述装置各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

(1)本装置混合腔中设有第一压力表，所述热熔室中设有加热装置、第二压力表以及温度控制器，第一压力表监测混合腔中压力，第二压力表监测热熔室中压力，温度控制器监测热熔室中温度并进行温度调节，通过喷涂的温度、压力等参数的优化调整制备得到质量较好的涂层，温度压力可精准控制，避免高温条件下材料分解、相变及氧化，同时可避免常规工艺的高温对基底的机械性能造成损伤。

(2)载气加速管为拉瓦尔喷管，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，让待喷涂材料被高速载气分散成小液滴后，通过喷枪经高速载气携带至基底表面沉积，提高喷涂效率。

(3)拉瓦尔喷管中设有温度计，实时监控拉瓦尔喷管中载气的温度，使得载气温度保持标准要求的温度，保证待喷材料在沉积之前处于液相，待喷涂材料可能为块体材料或大颗粒料，必须熔为液体后，才能连续通过管道进入混合腔内，在高压高速载气冲击携带作用下分散为小液滴后沉积至基底表面。

(4)球型喷嘴的外球面与枪筒后端的球状壳体的内球面配合活动连接，球型喷嘴的外球面上设置有角度刻度线，可实现不同角度的喷涂，方便在某些特殊形状的基底上使用。

(5)热熔室的底部通过下料管道与所述混合腔连接，所述下料管道的尺寸远小于所述热熔室尺寸，使得落下的待喷材料充分被载气所携带，提高喷涂效率的同时避免材料浪费。

(6)拉瓦尔喷管内壁上铺设有隔热层，保护拉瓦尔喷管不被高温载气损坏。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型一种硅及硅化合物涂层的制备装置的结构示意图；

图2为本实用新型改进的一种硅及硅化合物涂层的制备装置的结构示意图；

图3为本实用新型一种喷枪的结构示意图；

图4为本实用新型基于图1改进的一种硅及硅化合物涂层的制备装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型主要通过在装置混合腔中设有第一压力表，所述热熔室中设有加热装置、第二压力表以及温度控制器，第一压力表监测混合腔中压力，第二压力表监测热熔室中压力，温度控制器监测热熔室中温度并进行温度调节，通过喷涂的温度、压力等参数的优化调整制备得到质量较好的涂层，温度压力可精准控制，避免高温条件下材料分解、相变及氧化，同时可避免常规工艺的高温对基底的机械性能造成损伤。

实施例1

在一示例性实施例中，提供一种硅及硅化合物涂层的制备装置，如图1所示，所述装置包括依次连接的载气加速管1、混合腔2以及喷枪3，所述混合腔2上方连接有用于熔融待喷涂材料的热熔室4；所述混合腔2中设有第一压力表21，所述热熔室4中设有加热装置41、第二压力表42以及温度控制器43。

具体地，本装置工作时，载气加速管1进口通入载气，出口端与混合腔2连接，用于载气加速，热熔室4将待喷涂材料加热熔融并输送到混合腔2中，载气与待喷涂材料在混合腔2中相遇，经过载气加速管1加速后将熔融待喷涂材料分散为小液滴同时提供动能，经由喷枪3携带至基底6表面沉积，以高速动能撞击基底6，在基底6表面形成涂层5。

进一步地，本装置通过第一压力表21监测混合腔2中压力，第二压力表监测热熔室中压力，温度控制器监测热熔室中温度并进行温度调节，通过喷涂的温度、压力等参数的优化调整制备得到质量较好的涂层，温度压力可精准控制，避免高温条件下材料分解、相变及氧化，同时可避免常规工艺的高温对基底的机械性能造成损伤。

具体地，在实际中，需要保证热熔室4压力大于混合腔2中载气压力，温度控制器43用于调节控制热熔室4内部温度，依据待喷涂材料不同进行调整。

实施例2

基于实施例1，提供一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述载气加速管1为拉瓦尔喷管。用于载气加速，其功能在于将载气加速至500-2000m/s。拉瓦尔喷管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，让待喷涂材料被高速载气分散成小液滴后，通过喷枪经高速载气携带至基底表面沉积，提高喷涂效率。

进一步地，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，如图2所示，所述拉瓦尔喷管中设有温度计11。所述载气进入拉瓦尔管之前需提前预热，所述载气温度约1000-3500℃左右，温度计11实时监控拉瓦尔喷管中载气的温度，使得载气温度保持标准要求的温度，保证待喷材料在沉积之前处于液相。因为待喷涂材料可能为块体材料或大颗粒料，必须熔为液体后，才能连续通过管道进入混合腔内，在高压高速载气冲击携带作用下分散为小液滴后沉积至基底表面。

进一步地，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述加热装置41为电磁感应加热装置。在其他实施例中，加热装置41可以为激光加热、红外辐射加热等加热方式的装置。

进一步地，载气为氮气、氦气、氩气等惰性气体。

实施例3

基于以上实施例，提供一种硅及硅化合物涂层的制备装置，对喷枪3进行改进设计，如图3所示，所述喷枪3包括枪筒31和球型喷嘴32，所述枪筒31前端与所述混合腔2连接，所述球型喷嘴32的外球面与枪筒31后端的球状壳体的内球面配合活动连接，球型喷嘴32的外球面上设置有角度刻度线。

工作时根据喷涂物体表面的朝向，使用工具对球型喷嘴32的喷嘴角度进行调节，球型喷嘴32外部设置的角度刻度线，可以明确显示球型喷嘴32相对于枪筒31的弯折角度，同时还可以使用角度盘等辅助工具使最终的喷涂角度最大。

本实用新型可实现不同角度的喷涂，方便在某些特殊形状的基底6上使用。

实施例4

在另一示例中，提供一种硅及硅化合物涂层的制备装置，如图4所示，所述热熔室4的底部通过下料管道7与所述混合腔2连接，所述下料管道7的尺寸远小于所述热熔室4尺寸。

具体地，使用小管进行下料，使得落下的待喷材料充分被载气所携带，提高喷涂效率的同时避免材料浪费。

实施例5

在另一示例中，提供一种硅及硅化合物涂层的制备装置，如图4所示，所述载气加速管1的前端连接载气管8，所述载气管上设有载气阀81。载气阀81控制载气的量，以及在温度计检测到载气温度异常时，停止供气。

进一步地，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述拉瓦尔喷管内壁上铺设有隔热层12。

进一步地，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述隔热层12为氮化硅或者其他具有良好隔热效果的材料。保护拉瓦尔喷管不被高温载气损坏，方便使用。

进一步地，一种硅及硅化合物涂层的制备装置，所述第一压力表21、第二压力表42均为在线压力表，所述温度控制器43为在线温度控制器，提高装置的智能，提高效率、保证控制精度以及减少人工成本。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的载气加速管(1)、混合腔(2)以及喷枪(3)，所述混合腔(2)上方连接有用于熔融待喷涂材料的热熔室(4)；所述混合腔(2)中设有第一压力表(21)，所述热熔室(4)中设有加热装置(41)、第二压力表(42)以及温度控制器(43)。

2.根据权利要求1所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述载气加速管(1)为拉瓦尔喷管。

3.根据权利要求2所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述拉瓦尔喷管中设有温度计(11)。

4.根据权利要求1所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述加热装置(41)为电磁感应加热装置。

5.根据权利要求1所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，

所述喷枪(3)包括枪筒(31)和球型喷嘴(32)，所述枪筒(31)前端与所述混合腔(2)连接，所述球型喷嘴(32)的外球面与枪筒(31)后端的球状壳体的内球面配合活动连接，球型喷嘴(32)的外球面上设置有角度刻度线。

6.根据权利要求1所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述热熔室(4)的底部通过下料管道(7)与所述混合腔(2)连接，所述下料管道(7)的尺寸远小于所述热熔室(4)尺寸。

7.根据权利要求1所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述载气加速管(1)的前端连接载气管(8)，所述载气管上设有载气阀(81)。

8.根据权利要求3所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述拉瓦尔喷管内壁上铺设有隔热层(12)。

9.根据权利要求8所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述隔热层(12)为氮化硅。

10.根据权利要求1所述的一种硅及硅化合物涂层的制备装置，其特征在于，所述第一压力表(21)、第二压力表(42)均为在线压力表，所述温度控制器(43)为在线温度控制器。

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