專利名稱：一種將納米顆粒粉體均勻定量送粉的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉末材料的輸送方法，特別是涉及一種納米顆粒粉體均勻定量送粉的方法及裝置。
背景技術(shù)：
零部件表面性能的好壞經(jīng)常是決定其使用壽命的關(guān)鍵，所以人們在材料的表面處理方面開展了多年研究，熱噴涂作為材料表面改性技術(shù)已有幾十年的應(yīng)用歷史。這種技術(shù)通常是將要涂敷于工件表面的材料粉體送入溫度為2000K以上的高速熱氣流中，使粉體顆粒在氣流中加熱熔化，以一定的速度沖擊工件表面，最終以機(jī)械結(jié)合、冶金結(jié)合、或化學(xué)結(jié)合的方式附著于工件表面，承受特殊環(huán)境的機(jī)械、溫度和化學(xué)腐蝕等載荷作用，起到對零部件的保護(hù)。這種表面涂層方法已在航空航天、機(jī)械、化工、生物工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，以提高零部件表面耐磨損、抗腐蝕、或隔熱性能，延長部件使用壽命。
由于多種復(fù)雜原因，目前熱噴涂技術(shù)只用于安全可靠性要求不很高的部件上。除了用于加熱粉體顆粒的高溫高速氣體射流本身的因素以外，用于噴涂的粉體材料性能也是影響涂層組織、性能和質(zhì)量的主要因素。現(xiàn)有噴涂供粉技術(shù)一般是以惰性氣體作為運(yùn)粉氣體，對于顆粒直徑過小的粉體材料，由于其自身集聚力作用，流動性很差，供粉過程中粉體材料極容易貼附于管壁內(nèi)表面，造成管路等通道堵塞，很難實現(xiàn)定量均勻送粉。實際上，現(xiàn)有供粉技術(shù)和供粉裝置只適用于粒度為25微米以上流動性較好的粉體材料。曾有分別或綜合采用改變送粉器通道結(jié)構(gòu)、增加攪拌功能、施加振動和在適當(dāng)位置安裝撥動件撥離附著粉體等機(jī)械方法減輕供粉通道的堵塞現(xiàn)象。但是，對于未經(jīng)特殊處理的平均粒徑小于5微米或納米的粉體材料，由于粉體材料自身表面高黏附性等特點，采用這些方法仍然難以實現(xiàn)均勻定量送粉。
采用粗顆粒粉體得到的涂層材料，其組織結(jié)構(gòu)、孔隙率及微缺陷分布都難以控制。工藝可控性和成品材料性能穩(wěn)定性差，對規(guī)定性能要求的產(chǎn)品成品率低。目前的涂層材料，只限于即使是局部涂層發(fā)生剝落破壞也不會造成嚴(yán)重故障的零部件上。粗顆粒粉體噴涂制備的涂層表面粗糙度高，往往不能作為材料成品直接使用，一般還需進(jìn)行表面研磨加工。所以也不能用于形狀復(fù)雜的零部件表面改性。研究結(jié)果表明隨著噴涂粉體顆粒粒徑的減小，涂層表面粗糙度也隨之減小。例如，采用粒度小于25微米粉體制備的涂層材料表面粗糙度約是采用25-75微米粉體涂層表面粗糙度的三分之一。
可見，為提高噴涂工藝的重復(fù)可控性、減小涂層表面粗糙度、改善涂層內(nèi)部微組織結(jié)構(gòu)和均勻性，采用小粒度粉體進(jìn)行涂層材料制備是一種有效措施。
本發(fā)明的目的是在克服上述熱噴涂工藝供粉技術(shù)很難實現(xiàn)均勻送粉的缺陷；為了制備微組織結(jié)構(gòu)致密、孔隙分布均勻和表面粗糙度低的涂層，從而提供一種以液相為粉體的供給載體，與粒徑尺度小至納米量級的粉體材料混合成液體，均勻定量地供入高溫高速氣體，通過噴嘴射流的定量送粉方法及所應(yīng)用的裝置，以改進(jìn)現(xiàn)有熱噴涂和沉積等涂層制備工藝和技術(shù)。
本發(fā)明提供的將納米顆粒粉體均勻定量送粉方法包括以下步驟(1)配制能噴涂用的液體與粉體組成的溶液要求被噴涂用的粉體材料的顆粒粒度小于5微米或納米級粉體，與作為載體的液體混合配制而成噴涂溶液；所述的液相載體是根據(jù)粉料性質(zhì)確定液體種類，即以粉料與液體兩種物質(zhì)不相溶，并且無化學(xué)反應(yīng)的為基準(zhǔn)來選擇液體材料；例如，液相載體可以是蒸餾水、無水乙醇或兩者混合液體等；(2)將步驟(1)配制的噴涂用的溶液，倒入可耐10-20個大氣壓的壓力容器中，充滿度不高于容器高度的2/3；在壓力容器密封后進(jìn)行攪拌，其攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為10-3000轉(zhuǎn)/分，經(jīng)過攪拌使含粉體材料的溶液均勻；
(3)通入惰性氣體減少雜質(zhì)摻入從壓力容器的充氣口向容器內(nèi)充入惰性氣體，根據(jù)具體工作條件選擇通入惰性氣體種類和通入容器內(nèi)的氣壓，其氣壓保持在1-10個大氣壓之間；(4)通過調(diào)節(jié)壓力容器上的進(jìn)氣閥控制壓力容器內(nèi)氣壓當(dāng)壓力容器內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)定氣壓時，調(diào)節(jié)與壓力容器相連管路的液體流量控制閥來控制粉體流量，調(diào)節(jié)噴嘴定位機(jī)構(gòu)確定噴嘴位置，確保噴涂材料送入等離子體射流或金屬表面熔池，并沉積于工件表層，進(jìn)行涂層沉積和表面處理。
所述的惰性氣體包括氮?dú)?、氬氣等?br> 初步的試驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明的方法不僅可以很好地進(jìn)行納米顆粒粉體的定量送粉，而且可以很好地對平均粒度小于10微米的粉體進(jìn)行定量送粉。在通道控制截面直徑不變的情況下，隨著溶液濃度或含粉量的增加，溶液流動性會降低，這時需要提高罐內(nèi)壓力；在溶液濃度不高、流動性良好情況下，罐內(nèi)壓力一般不高于3個大氣壓。系統(tǒng)工作原理本身不會限制送粉量(克/秒)，而最大送粉量取決于高溫氣體射流對粉體的加熱能力。使用本發(fā)明的方法在金屬表面進(jìn)行等離子體噴涂涂層制備，涂層表面粗糙度、沉積面積、厚度方向的沉積速率等特性取決于射流功率、供粉量、工件相對于噴槍移動速度和移動方式等工藝條件。采用粒度為50納米的氧化鋁粉進(jìn)行等離子體噴涂，得到附著力很好和表面粗糙度較低的涂層。
本發(fā)明提供的將納米顆粒粉體均勻定量送粉的裝置，包括高壓氣瓶1，用于液固混合的壓力容器6，送粉噴嘴14；其特征在于還包括一通過軸承安裝在壓力容器6頂部的程控電機(jī)5，和與程控電機(jī)5匹配的控制器；該程控電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸8通過固定連接件17上的固接孔18安裝至少一組攪拌葉片9，一梳齒結(jié)構(gòu)葉片20，其橫梁上開有固接孔21，該梳齒結(jié)構(gòu)葉片20與轉(zhuǎn)軸8，通過固接孔21用螺絲直接連接在轉(zhuǎn)軸8末端組成的攪拌裝置；該梳齒結(jié)構(gòu)葉片20插入壓力容器6的底部，其齒尖與壓力容器6底部的內(nèi)表面間距為0.5～1mm；其中高壓氣瓶1通過氣體管道15連通在壓力容器6的上腔壁上，其上壁還設(shè)置一加料口7；壓力容器6的下腔壁上連通一根供料管道16，該供料管道末端安裝一送粉噴嘴14，一卸料管道22設(shè)置在壓力容器6的側(cè)壁或下壁上，一可耐100個大氣壓的球閥作為卸料閥12安裝在卸料管道22上。
在上述的技術(shù)方案中，還包括壓力調(diào)節(jié)器2、減壓閥3，其中壓力調(diào)節(jié)器2和/或減壓閥3安裝在連通高壓氣瓶1與壓力容器6的氣體管道15中。
在上述的技術(shù)方案中，還包括觀察窗口4，該觀察窗口4設(shè)置在壓力容器6的腔壁上。
在上述的技術(shù)方案中，還包括流量控制閥13，該流量控制閥13設(shè)置在供料管道16的中間管道上。
在上述的技術(shù)方案中，還包括2-3個可調(diào)支座10，該可調(diào)支座10設(shè)置在壓力容器6的底部，和一測重儀11，該測重儀11設(shè)置在壓力容器6的底部的中心位置處。
所述的送粉嘴14端部帶有可調(diào)節(jié)噴霧的張角和霧滴大小的結(jié)構(gòu)，液體通過送粉嘴可噴出射流或霧狀混合體，噴霧的張角和霧滴的大小根據(jù)流量、壓差、送粉嘴端部結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。
所述的與程控電機(jī)匹配的控制器，可以連續(xù)或間斷地控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)模式，可根據(jù)粉體與液相的浸潤和懸浮情況，設(shè)定正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、或正反轉(zhuǎn)相間混合旋轉(zhuǎn)模式，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為10-3000轉(zhuǎn)/分。
所述的攪拌葉片9和梳齒結(jié)構(gòu)葉片20的材料為有機(jī)聚合物，如尼龍材料等。
所述的壓力容器6設(shè)計可承受10-20大氣壓的內(nèi)壓；為了減少腔壁面的磨損，在提高使用壽命，同時降低壁面磨損對粉體組成造成的污染，內(nèi)表面根據(jù)需要進(jìn)行耐磨損涂層或襯里技術(shù)處理；所述的壓力容器可選具有良好防銹和抗氧化性能的不銹鋼等材料制作。
所述的卸料閥12為一可耐100個大氣壓的球閥。
本發(fā)明的優(yōu)點在于
1.本發(fā)明裝置的攪拌旋轉(zhuǎn)模式可以自由設(shè)置，通過程控電機(jī)可根據(jù)粉體與液相的浸潤或懸浮情況，設(shè)定正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或正反轉(zhuǎn)相間混合旋轉(zhuǎn)等轉(zhuǎn)動模式，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為10-3000轉(zhuǎn)/分；這樣一組固定于轉(zhuǎn)軸的葉片其傾角和相對于旋轉(zhuǎn)方向的取向都可任意調(diào)整，并且取向和傾角可同向或相向交錯排布，保證了可對不同中心粒徑、粒度分布、液/固相密度比的溶液進(jìn)行充分的大尺度范圍均勻的混合，靠近混合腔底部的葉片為梳齒結(jié)構(gòu)，葉片材料為有機(jī)聚合物，有較好的抵抗硬質(zhì)顆粒磨損的性能，防止了葉片磨損對粉體以及沉積出的涂層的雜質(zhì)混入污染。梳齒結(jié)構(gòu)攪拌葉片盡可能接近混合腔底部，而又不過分爭加混合攪拌阻力和與混合腔底部壁面的摩擦，同時能保證腔底附近的強(qiáng)混合作用，有效避免高比重顆粒的沉淀。
2.本發(fā)明的壓力容器6可承受10-20大氣壓的內(nèi)壓，內(nèi)表面根據(jù)需要進(jìn)行耐磨損涂層或襯里技術(shù)處理，減少腔壁面的磨損，在提高使用壽命的同時，降低壁面磨損對粉體組成造成的污染，同時內(nèi)壁面光滑、尺寸精確，輔以標(biāo)有刻度的觀測窗口和測重儀，可混合溶液的濃度或比重在需要的時候隨時計算得到送粉量。通過觀察窗口可以了解混合腔內(nèi)溶液混合情況，液面高度及液面平穩(wěn)狀態(tài)，以利于調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動模式，在保證充分混合的情況下盡可能減少液面起伏。溶液進(jìn)行充分的大尺度范圍均勻的混合，靠近混合腔底部的葉片為梳齒結(jié)構(gòu)，葉片材料為有機(jī)聚合物，有較好的抵抗硬質(zhì)顆粒磨損的性能，防止葉片磨損對粉體以及沉積出的涂層的雜質(zhì)混入污染。
3.由于納米粉體溶質(zhì)可能在通道壁面沉積，造成通道堵塞，因此不采用一般的浮子式流量計，而是使用了市場上購買精細(xì)微調(diào)閥門，來通過細(xì)致調(diào)節(jié)溶液的流通面積，結(jié)合施壓系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)，使溶液以相應(yīng)的速度流過通道，由速度與面積的乘積得到溶液的流通量，同時結(jié)合溶液的濃度或比重計算可得到單位時間的送粉量。
4.本發(fā)明的送粉嘴端部帶有可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，液體通過送粉嘴可噴出射流或霧狀混合體，噴霧的張角和霧滴的大小根據(jù)流量、壓差、送粉嘴端部結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。
5.本發(fā)明的定量送粉方法是通過一種液相供粉器-壓力容器，在液相供粉器內(nèi)將粉體混合攪拌懸于作為載體的液相，送入等離子體射流或金屬表面熔池，使液相在高溫條件下蒸發(fā)，而納米顆粒則被加熱至可燒結(jié)或熔化或者是分解溫度，沉積在工件表面，進(jìn)行材料表面改性處理。初步的試驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，不僅可以定量性很好地對納米顆粒的粉體進(jìn)行送粉，而且可以很好地對中心粒度為10微米以下的粉體進(jìn)行定量送粉。在通道控制截面直徑不變的情況下，隨著溶液濃度(由含粉量決定)的增加，由于流動性的降低，需要提高施壓氣體壓力；在溶液濃度不太高、流動性好的情況下，施壓氣體壓力一般不高于3個大氣壓，系統(tǒng)的工作原理本身不構(gòu)成對送粉量(克/秒)的限制，而送粉量的極限由不影響高溫氣體射流對粉體的加熱條件來確定。使用本發(fā)明的系統(tǒng)對金屬表面進(jìn)行等離子體噴涂的表面粗糙度、沉積面積、厚度方向的沉積速率等，由射流的功率、供粉量、工件相對于噴槍的移動速度和移動方式等條件確定。采用粒度為50納米的氧化鋁粉進(jìn)行等離子體噴涂，得到了附著了很好和表面粗糙度很低的涂層。


圖1為本發(fā)明的將納米顆粒粉體均勻定量送粉的裝置2為本發(fā)明的系統(tǒng)中的固定連接件的結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明的裝置中安裝在混合腔底部梳齒結(jié)構(gòu)葉片示意圖
具體實施例方式
實施例1本實施提供的納米顆粒粉體均勻定量送粉方法，包括以下步驟(1)配制噴涂用液相和粉體的溶液采用蒸餾水作為載體，將顆粒粒度小于5微米或納米的粉體，如三氧化二鋁和氧化鋯陶瓷粉體等。載體與粉體通過壓力容器的加料口加入壓力容器內(nèi)；載體與粉體混合比例以能從噴嘴中噴出即可，或者按實驗的需要配制；(2)將步驟(1)配制的溶液通過壓力容器的加料口，加入到可耐10-20個大氣壓的壓力容器中，其所加溶液充滿度約為容器高度的2/3；將壓力容器密封后進(jìn)行攪拌，使含粉體材料的溶液均勻；其攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為10-3000轉(zhuǎn)/分；(3)通過與壓力容器相通的氣體管道向壓力容器內(nèi)充入氬氣或氮?dú)?，?jù)具體工作條件選擇容器內(nèi)氣壓，其范圍在1-10個大氣壓之間；使用惰性氣體可以減少雜質(zhì)摻入；(4)通過對壓力容器上的進(jìn)氣閥控制壓力容器內(nèi)氣壓調(diào)節(jié)與壓力容器相連管路的液體流量控制閥門(該閥門采用市場上銷售的微調(diào)閥門，其射流束為0.1mm-0.5mm)來控制粉體流量，調(diào)節(jié)噴嘴定位機(jī)構(gòu)確定噴嘴位置，確保噴涂材料送入等離子體射流或金屬表面熔池并沉積于工件表層，進(jìn)行涂層沉積和表面處理。
實施例2制作一實施本發(fā)明將納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置本實施例使用的壓力容器6為高壓罐，一市場上購買的程控電機(jī)5，該程控電機(jī)5通過軸承安裝在壓力容器6頂部，該程控電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸8通過固定連接件17上的固接孔18安裝至少一組攪拌葉片9；一梳齒結(jié)構(gòu)葉片20，其橫梁上開有固接孔21，該梳齒結(jié)構(gòu)葉片20與轉(zhuǎn)軸8，通過固接孔21用螺絲直接連接在轉(zhuǎn)軸8末端組成的攪拌裝置；該梳齒結(jié)構(gòu)葉片20插入壓力容器6的底部，其齒尖與壓力容器6底部的內(nèi)表面間距為0.5～1mm均可。其中高壓氣瓶1通過氣體管道15連通在壓力容器6的上腔壁上，其上壁還設(shè)置一加料口7；壓力容器6的下腔壁上連通一根供料管道16，該供料管道末端安裝一送粉噴嘴14，該送粉嘴14端部帶有可調(diào)節(jié)噴霧的張角和霧滴大小的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，液體通過送粉嘴可噴出射流或霧狀混合體，噴霧的張角和霧滴的大小根據(jù)流量、壓差、送粉嘴端部結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。一卸料管道22設(shè)置在壓力容器6的側(cè)壁或下壁上，一可耐100個大氣壓的球閥作為卸料閥12安裝在卸料管道22上。攪拌葉片9和梳齒結(jié)構(gòu)葉片20均采用尼龍材料制作的。
實施例3參考圖1，混料部分-其中壓力容器6、加料口7的上蓋、轉(zhuǎn)軸8、可調(diào)支座10、等部件材料均為不銹鋼，氣體管道15和卸料管道22為Φ6×1mm的不銹鋼管。壓力容器6外觀尺寸為Φ150×250×10mm，可承受20大氣壓的內(nèi)壓。內(nèi)表面根據(jù)涂層需要，而進(jìn)行耐磨損涂層或襯里技術(shù)處理，以減少腔壁面的磨損，和在提高使用壽命的同時，降低壁面磨損對粉體組成造成的污染。該壓力容器6側(cè)下壁設(shè)有標(biāo)著刻度的觀測窗口4，觀察窗口4為有機(jī)玻璃，通過觀察窗可以了解混合腔內(nèi)溶液混合情況、液面高度及液面平穩(wěn)狀態(tài)，以利于調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動模式，在保證充分混合的情況下盡可能減少液面起伏。腔壁上端還設(shè)置加料口7。
壓力容器6上蓋安裝一商用的程控電機(jī)5與轉(zhuǎn)軸8連接，轉(zhuǎn)軸上安裝有6個有機(jī)聚合物做的攪拌葉片9，轉(zhuǎn)軸8下端安裝一有機(jī)聚合物做的梳齒結(jié)構(gòu)葉片20，這些部件構(gòu)成整個系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)攪拌部分，通過軸承安裝在壓力容器6的頂蓋上。該梳齒結(jié)構(gòu)葉片20的橫梁上開有一個固接孔21，該梳齒結(jié)構(gòu)葉片20與轉(zhuǎn)軸8，通過固接孔21用螺絲直接連接在轉(zhuǎn)軸8末端組成的攪拌裝置；該梳齒結(jié)構(gòu)葉片20插入壓力容器6的底部，其齒尖與壓力容器6底部的內(nèi)表面間距為0.8～1mm。壓力容器6底部安裝3個可調(diào)支座10和一卸料閥12。卸料閥12為可耐100個大氣壓的通用工業(yè)成品球閥。機(jī)電控制部分包括-程控電機(jī)5和與程控電機(jī)5匹配的控制器，該控制器可以連續(xù)或間斷地控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)模式。即可根據(jù)粉體與液相的相溶情況，設(shè)定正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，或正反轉(zhuǎn)相間混合旋轉(zhuǎn)等轉(zhuǎn)動模式，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為10-3000轉(zhuǎn)/分。程控電機(jī)5和控制器均為工業(yè)成品。
流量控制部分包括設(shè)置在供料管道16的中間管道上的流量控制閥13，供料管道16的末端安裝送粉噴嘴14。該流量控制閥13有微調(diào)閥，是通過細(xì)致調(diào)節(jié)溶液的流通面積，使溶液以相應(yīng)的速度流過通道，由速度與面積的乘積得到溶液的流通量，同時結(jié)合溶液的濃度計算得到單位時間的送粉量。送粉噴嘴14為黃銅，其端部帶有可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，液體通過送粉嘴可噴出射流或霧狀混合體，噴霧的張角和霧滴的大小根據(jù)流量、壓差、送粉嘴端部結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。流量控制閥13為通用工業(yè)成品。
物重測量部分包括一工業(yè)用的測重儀11，設(shè)置在底部中心位置，可在需要隨時計算得到混合溶液的濃度或比重；測重時縮短可調(diào)支座10的支桿，壓力容器6與溶液等的重量由測重儀11測得，而常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)時系統(tǒng)的重量是由支座承受，測重儀與壓力容器6底面脫離，不承受重量。
高壓氣源部分包括高壓氣瓶1、壓力調(diào)節(jié)器2和泄壓閥3，它們是通用工業(yè)成品。其中高壓氣瓶1通過氣體管道15連通在壓力容器6(壓力罐)的上腔壁上，氣體管道15中間安裝有壓力調(diào)節(jié)器2和泄壓閥3。
實施例4利用實施例3所示納米粉體送粉裝置，進(jìn)行納米或超細(xì)粉體材料定量送粉的具體方法(1)是將顆粒粒度小于5微米，或以至納米的粉體與乙醇混合攪拌懸于作為載體的液相，加粉體材料的多少以能噴出為準(zhǔn)；將其加入到壓力容器6內(nèi)；(2)關(guān)閉惰性氣體高壓氣瓶1的開關(guān)閥，打開泄氣閥3確認(rèn)壓力容器6內(nèi)壓力與外界大氣力相同；(3)確認(rèn)卸料閥12和流量控制閥13處于關(guān)閉狀態(tài)；(4)打開壓力容器6腔體上的加料口7加入步驟(1)按比例要求預(yù)混好的液體和納米粉體組成的溶液；在壓力容器密封后進(jìn)行攪拌，啟動程控電機(jī)5充分混合攪拌溶液，其攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為10-3000轉(zhuǎn)/分，經(jīng)過攪拌使含粉體材料的溶液均勻；(5)通過觀察窗窗口確認(rèn)混合均勻后打開高壓氣路泄氣閥3，接通氬氣，調(diào)整壓力調(diào)節(jié)器2設(shè)定施加壓力值；(6)打開流量控制閥13進(jìn)行流量調(diào)整，將顆粒粒度小于5微米以至納米的粉體混合攪拌懸于作為載體的液相，結(jié)合壓力和混合液濃度設(shè)定控制閥參量，通過送粉管將粉體送入高溫氣體射流，使液相在射流中蒸發(fā)，而納米顆粒則被加熱至可燒結(jié)或熔化或者是分解溫度，送入等離子體射流或金屬表面熔池，沉積于工件表層，形成耐磨、耐腐、或隔熱保護(hù)層。該方法通過調(diào)整葉片傾角和相對于旋轉(zhuǎn)方向的取向，以保證可對不同中心粒徑、粒度分布、液/固相密度比的溶液進(jìn)行充分大尺度范圍的均勻混合，而溶液與施壓氣體卻有盡可能小的界面起伏。還通過改變連接件17的夾角α，可以形成葉片9與轉(zhuǎn)軸8成任意夾角連接，利用夾角α的不同，改變?nèi)~片9對罐內(nèi)液體攪拌的效果。
權(quán)利要求
1.一種納米顆粒粉體均勻定量送粉方法，包括以下步驟(1)配制噴涂用液相和粉體的溶液將顆粒粒度小于5微米或納米粉體與作為載體的液體混合，根據(jù)粉料性質(zhì)確定供給載體液相的種類，以粉料與液體兩種物質(zhì)不相溶且無化學(xué)反應(yīng)為基準(zhǔn)選擇液體種類；(2)將配制的溶液倒入可耐10-20個大氣壓的防銹和抗氧化性能的壓力容器中，充滿度約為容器高度的2/3，并在壓力容器內(nèi)密封后進(jìn)行攪拌，其攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為10-3000轉(zhuǎn)/分，使含粉體材料的溶液均勻；(3)從壓力容器頂部充氣口向容器內(nèi)充入惰性氣體，據(jù)具體工作條件選擇容器內(nèi)氣壓，其范圍在1-10個大氣壓之間；(4)通過控制連通壓力容器與高壓氣瓶的氣體管道上的進(jìn)氣閥，控制壓力容器內(nèi)氣壓調(diào)節(jié)與壓力容器相連管路的液體流量控制閥來控制粉體流量，調(diào)節(jié)噴嘴的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)確定噴嘴角度和噴霧大小，確保噴涂材料送入等離子體射流或金屬表面熔池并沉積于工件表層，進(jìn)行涂層沉積和表面處理。
2.按權(quán)利要求1所述的納米顆粒粉體均勻定量送粉方法，其特征在于所述的液相載體包括蒸餾水、無水乙醇或兩者混合液體。
3.按權(quán)利要求1所述的納米顆粒粉體均勻定量送粉方法，其特征在于所述的惰性氣體包括氮?dú)?、氬氣?br> 4.一種實施權(quán)利要求1所述的納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置，包括高壓氣瓶(1)，用于液固混合的壓力容器(6)，送粉噴嘴(14)；其特征在于還包括一通過軸承安裝在壓力容器(6)頂部的程控電機(jī)(5)，和與程控電機(jī)(5)匹配的控制器；該程控電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)軸(8)通過固定連接件(17)上的固接孔(18)安裝至少一組攪拌葉片(9)，一梳齒結(jié)構(gòu)葉片(20)，其橫梁上開有固接孔(21)，該梳齒結(jié)構(gòu)葉片(20)與轉(zhuǎn)軸(8)，通過固接孔(21)用螺絲直接連接在轉(zhuǎn)軸(8)末端組成的攪拌裝置；該梳齒結(jié)構(gòu)葉片(20)插入壓力容器(6)的底部，其齒尖與壓力容器(6)底部的內(nèi)表面間距為0.5～1mm；其中高壓氣瓶(1)通過氣體管道(15)連通在壓力容器(6)的上腔壁上，其上壁還設(shè)置一加料口(7)；壓力容器(6)的下腔壁上連通一根供料管道(16)，該供料管道末端安裝一送粉噴嘴(14)，一卸料管道(22)設(shè)置在壓力容器(6)的側(cè)壁或下壁上，一卸料閥(12)安裝在卸料管道(22)上。
5.按權(quán)利要求4所述的實施納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置；其特征在于還包括壓力調(diào)節(jié)器(2)、減壓閥(3)，其中壓力調(diào)節(jié)器(2)和/或減壓閥(3)安裝在連通高壓氣瓶(1)與壓力容器(6)的氣體管道(15)中。
6.按權(quán)利要求4所述的實施納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置；其特征在于還包括觀察窗口(4)，該觀察窗口(4)設(shè)置在壓力容器(6)的腔壁上。
7.按權(quán)利要求4所述的實施納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置；其特征在于還包括流量控制閥(13)，該流量控制閥(13)設(shè)置在供料管道(16)的中間管道上。
8.按權(quán)利要求4所述的實施納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置；其特征在于還包括2-3個可調(diào)支座(10)，該可調(diào)支座(10)設(shè)置在壓力容器(6)的底部；一設(shè)置在壓力容器(6)的底部的中心位置處的測重儀(11)。
9.按權(quán)利要求4、5、6、7或8所述的任一項實施納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置；其特征在于所述的送粉嘴(14)端部帶有可調(diào)節(jié)噴霧的張角、霧滴的大小的結(jié)構(gòu)。
10.按權(quán)利要求4、5、6、7或8所述的任一項實施納米顆粒粉體均勻定量送粉方法的裝置；其特征在于所述的卸料閥(12)為一可耐100個大氣壓的球閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及將納米顆粒粉體均勻定量送粉的方法及裝置。該方法將納米顆粒粉體混合攪拌懸于作為載體的液相，加入帶攪拌裝置的壓力容器內(nèi)，使用包括施壓氣路、流量控制閥的供粉系統(tǒng)，接通施壓氣路并調(diào)整壓力，結(jié)合混合液濃度設(shè)定控制閥參量，通過送粉管將粉體送入高溫氣體射流，使液相在射流中蒸發(fā)，而納米顆粒則被加熱至可燒結(jié)、熔化或者分解溫度，沉積在工件表面。該裝置包括程控電機(jī)通過軸承安裝在壓力容器頂部，轉(zhuǎn)軸上安裝攪拌葉片和末端安裝梳齒結(jié)構(gòu)葉片，高壓氣瓶通過氣體管道連通在壓力容器上，其上設(shè)置加料口；其下腔壁上連通一末端有送粉噴嘴的供料管道。卸料管道設(shè)置在壓力容器的側(cè)壁或下壁上，卸料閥安裝在卸料管道上。
文檔編號B05D7/24GK1762609SQ200410086310
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者潘文霞, 馬維, 林烈, 吳承康 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所