CN216998204U - 一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，包括：载物台、安装在载物台上用于夹持石墨基材的夹具，用于将涂料涂覆在石墨基材表面的喷涂机、用于对涂覆层加热硬化烧成的感应加热器，载物台连接有用于带动载物台旋转的旋转机构，旋转机构、载物台和夹具安装在能沿竖直方向上下移动的第一升降机构平台上，感应加热器连接有用于使感应加热器沿竖直方向上下移动的第二升降机构上。本实用新型具有以下优点和效果：能够在反复喷涂、干燥、硬化·烧成的过程中降低工人劳动强度，并能提高涂覆层与石墨基材的附着力、涂覆层的致密性和抗热冲击性能，提高涂覆层的质量。

Description

一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置

技术领域

本实用新型涉及涂覆烧成技术领域，具体涉及一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置。

背景技术

石墨转子是一种由石墨材料加工而成、广泛用于铝、锌等金属在高温熔炼时的搅拌机构。因石墨转子在空气条件下、600℃以上发生氧化，同时石墨转子在熔融金属中高速旋转，熔融金属对转子会产生强烈的冲刷、摩擦。石墨转子受高温氧化、熔融金属的冲刷的叠加作用，石墨粒子剥落，转子轴径逐步变小，直至断裂报废。

采用表面涂层法在石墨转子表面形成耐高温、耐冲刷的碳化硅/ 氧化物涂覆层是提高其使用寿命的有效方法。

由于石墨材料的脆性和高温易氧化形成气体(CO、CO₂)的特性，难以使用以气体或液体燃料、电弧、等离子弧、激光等高温热源的热喷涂方式，一般采用毛刷涂敷或喷涂在石墨基体材料表面粘结、经硬化形成固定涂覆层。

为了提高石墨基材表面涂覆层最终成型的厚度或致密度，需要反复进行涂料的涂敷→干燥→加热炉硬化烧成的操作，工期长、操作人员劳动强度大。

另一方面，涂敷、干燥、加热炉硬化烧成的整个过程在空气中进行，空气会被卷入涂膜并残留在涂覆层与石墨基材的界面、涂覆层中留下气孔等缺陷降低涂覆层与石墨基材的附着力和涂覆层的致密性；同时，在较高温度下进行涂覆层的硬化烧成工艺，石墨基材与空气中氧气发生氧化反应变成二氧化碳气泡或逸出，降低涂覆层与石墨基材的附着强度。

因普通加热炉温度不均匀、在涂覆层中留下热应力，影响涂覆层的抗热冲击性能，加速涂覆层开裂、剥落，难于形成高质量的厚的涂覆层。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，能够在反复喷涂、干燥、硬化烧成的过程中降低工人劳动强度，并能提高涂覆层与石墨基材的附着力、涂覆层的致密性和抗热冲击性能，提高涂覆层的质量。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，其特征在于，包括：载物台、安装在载物台上用于夹持石墨基材的夹具，用于将涂料涂覆在石墨基材表面的喷涂机、用于对涂覆层加热硬化烧成的感应加热器，所述载物台连接有用于带动载物台旋转的旋转机构，所述旋转机构、载物台和夹具安装在能沿竖直方向上下移动的第一升降机构平台上，所述感应加热器连接有用于使感应加热器沿竖直方向上下移动的第二升降机构上。

本实用新型进一步设置为：所述感应加热器包括感应线圈，所述感应线圈内设有炉管，所述炉管设置在石墨基材的正上方，所述炉管上端密封，所述炉管的下端设置有套入炉管下端部的圆盘和密封圈，当载物台上升抵接于炉管下端时，挤压密封圈，以构成载物台和炉管之间的密封空间。

本实用新型进一步设置为：还包括用于将炉管内抽真空的真空泵和用于对炉管内通入惰性气体的惰性气源。

本实用新型进一步设置为：所述炉管上设置有分别用于检测炉管内部温度和真空度的温度监测器和压力表。

本实用新型进一步设置为：所述炉管上端部与惰性气源之间设有可开启或关闭气体调压阀和流量调节阀，所述炉管的下端部设有可开启或关闭排气开关阀。

本实用新型进一步设置为：所述旋转机构、第一升降机构以及第二升降机构均采用可变频的正反转电机进行驱动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、通过对设置的旋转机构、第一升降机构转动速度、升降速度的调整、以及与喷涂机喷涂速度的相互配合，使得喷涂枪能够将涂料均匀涂覆于石墨基材表面，而且可以很方便的控制每一次的涂覆层厚度。

2、当需要通过反复进行涂覆、干燥和硬化烧成形成较厚的涂覆层、或梯度功能涂覆层时，通过控制第一升降机构反转下降，使夹具上的石墨基材从炉管内移出后，再通过旋转机构和第一升降机构的匀速转动将石墨基材再次送入炉管内，并在移动的过程由喷涂枪进行再次涂覆，从而能够在反复涂覆、干燥和硬化烧成的过程中降低工人劳动强度。

3、通过对第二升降机构的升降速度和感应加热器输出功率、时间相互配合，能够控制石墨基材及涂覆层的升温速度和最终温度、达到涂覆层整个表面硬化烧成温度均匀的目的，有效解决了硬化烧成过程中对涂覆层加热不均匀的技术问题。

4、石墨基材涂敷涂料后，使第一升降机构提升将其直接送入炉管中并使炉管形成密闭空间，立即抽真空对涂覆层进行干燥，将聚集在涂覆层与石墨基材界面和涂覆层内的气体(气泡)抽去，有利于提高涂覆层和石墨基材的附着力和涂覆层的致密性。

5、在炉管中对干燥后涂覆层进行高温硬化烧成时，通过惰性气源向炉管内通入惰性气体，以将炉管内的气体转换为氮气、氩气等不与石墨基材发生化学反应的惰性气体，保护石墨基材表面不被氧化，将大幅度提高涂覆层与石墨基材的附着力。

附图说明

图1为本实用新型未将石墨基材送入炉管内时的整体结构示意图；

图2为本实用新型将石墨基材送入炉管内时的整体结构示意图。

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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图2所示，本实用新型公开了一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，包括：载物台、安装在载物台上用于夹持石墨基材1的夹具2，用于将涂料涂覆在石墨基材1表面的喷涂机5、用于对涂覆层加热硬化烧成的感应加热器4，载物台连接有用于带动载物台旋转的旋转机构6，旋转机构6、载物台和夹具2安装在能沿竖直方向上下移动的第一升降机构7平台上，感应加热器4连接有用于使感应加热器4沿竖直方向上下移动的第二升降机构8上，其中该第一升降机构7和第二升降机构8的具体结构请参考螺杆升降机构，该旋转机构6的具体结构如图1-2中所示，其皆为现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，该感应加热器4包括感应线圈，感应线圈内设有炉管3，炉管3设置在石墨基材1的正上方，炉管3上端密封，该炉管3上端的具体密封结构为由双法兰盘夹O型硅橡胶密封圈14密封，炉管3的下端设置有套入炉管3下端部的圆盘和密封圈14，该密封圈14具体为硅橡胶圈，当载物台上升抵接于炉管3下端时，挤压密封圈14，以构成载物台和炉管3之间的密封空间。

在本实施例中，还进一步设置有用于将炉管3内抽真空的真空泵 9和用于对炉管3内通入惰性气体的惰性气源12。

在本实施例中，在炉管3上还进一步设置有分别用于检测炉管3 内部温度和真空度的温度监测器15和压力表16。

在本实施例中，在炉管3上端部与惰性气源12之间还进一步设有可开启或关闭气体调压阀10和流量调节阀13，炉管3的下端部设有可开启或关闭排气开关阀11。

在本实施例中，该旋转机构6、第一升降机构7以及第二升降机构8均采用可变频的正反转电机进行驱动。

本实用新型的具体原理如下：

在将石墨基材1由夹具2夹持后，通过旋转机构6的匀速转动和第一升降机构7的上下匀速运动，使得喷涂机5能够将涂料均匀喷涂于石墨基材1表面。

当夹具2上的石墨基材1全部送入炉管3内、并且载物台压紧硅橡胶圈14后，开启真空泵9，将炉管3内抽真空至压力表16的压力为-0.08Mpa以下，在真空条件下对涂覆层进行迅速干燥，从而减少涂覆层与石墨基材1的界面、涂覆层内部的气体，提高涂覆层与石墨基材1的附着强度和涂覆层的致密性。

涂覆层干燥后，关闭真空泵9，打开惰性气源12、气体调压阀 10和排气开关阀11，通过气体调压阀10、流量调节阀13和排气开关阀11的调节，使压力表16的压力为0～0.01Mpa，炉管3内保持微正压，然后，开启感应加热器4对石墨基材1进行加热，并且通过第二升降机构8带动感应加热器4沿竖直方向匀速移动达到对石墨基材1上的涂覆层进行均匀加热的目的。通过调节第二升降机构8的升降速度、感应加热器4的输出功率的相互配合，将温度监测器15表示的升温速度控制在20～30℃/分钟，当温度监测器15表示的温度达到1000℃，关闭感应加热器4和第二升降机构8，开大流量调节阀 13和排气开关阀11使石墨基材1迅速降温冷却至室温。在惰性气体氮气保护的条件下对涂覆层进行硬化烧成，保证了石墨基材1表面不与空气中的氧气发生氧化反应，提高了涂覆层与石墨基材1的附着强度，避免了涂覆层剥落现象的发生。

通过控制第一升降机构7反转下降，以使夹具2上的石墨基材1 从炉管3内移出后，反复进行上述的喷涂-干燥-硬化烧成工艺，便能在石墨基材1表面形成多层涂覆层，从而能够在反复喷涂-干燥- 硬化烧成工艺的过程中降低工人劳动强度，同时，节约时间，缩短了制作周期，方便灵活应对客户的需求。

通过上述反复喷涂-干燥-硬化烧成的工艺，可以很灵活方便的增加涂覆层的厚度，提高涂覆层的使用寿命，同时，可以改变调整每一次喷涂涂料的成分、粒径大小，制备在成分、组织结构上具有梯度功能材料特性的涂覆层，进一步提高涂覆层与石墨基材1的附着力及其抗热冲击性能。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，其特征在于，包括：载物台、安装在载物台上用于夹持石墨基材的夹具，用于将涂料涂覆在石墨基材表面的喷涂机、用于对涂覆层加热硬化烧成的感应加热器，所述载物台连接有用于带动载物台旋转的旋转机构，所述旋转机构、载物台和夹具安装在能沿竖直方向上下移动的第一升降机构平台上，所述感应加热器连接有用于使感应加热器沿竖直方向上下移动的第二升降机构。

2.根据权利要求1所述的一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，其特征在于，所述感应加热器包括感应线圈，所述感应线圈内设有炉管，所述炉管设置在石墨基材的正上方，所述炉管上端密封，所述炉管的下端设置有套入炉管下端部的圆盘和密封圈，当载物台上升抵接于炉管下端时，挤压密封圈，以构成载物台和炉管之间的密封空间。

3.根据权利要求2所述的一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，其特征在于，还包括用于将炉管内抽真空的真空泵和用于对炉管内通入惰性气体的惰性气源。

4.根据权利要求2所述的一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，其特征在于，所述炉管上设置有分别用于检测炉管内部温度和真空度的温度监测器和压力表。

5.根据权利要求3所述的一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，其特征在于，所述炉管上端部与惰性气源之间设有可开启或关闭气体调压阀和流量调节阀，所述炉管的下端部设有可开启或关闭排气开关阀。

6.根据权利要求1所述的一种用于在石墨基材表面采用喷涂法制备涂覆层的装置，其特征在于，所述旋转机构、第一升降机构以及第二升降机构均采用可变频的正反转电机进行驱动。

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