等離子切割機(jī)割炬噴嘴及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子切割機(jī)割炬噴嘴及其制備方法，該割炬噴嘴包括噴嘴本體,所述的噴嘴本體的前端設(shè)置有壓力角和孔道，在壓力角和孔道的外表面設(shè)置有復(fù)合涂層。本發(fā)明的制備方法：采用復(fù)合真空等離子TiAlN涂層處理，經(jīng)工作氣體輝光放電、離子轟擊靶材表面、形成等離子體工藝流程，形成Al2O3保護(hù)膜即復(fù)合涂層。本發(fā)明具有不易燒損、切割壽命長的特點(diǎn)，在切割過程中，大大提高噴嘴體本身抗高溫?zé)龘p的能力，進(jìn)而延長噴嘴本體的燒損時間，從而延長切割壽命，極大地降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】等離子切割機(jī)割炬噴嘴及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種等離子切割機(jī)割炬噴嘴，還涉及該等離子切割機(jī)割炬噴嘴的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子切割機(jī)割炬噴嘴是等離子切割設(shè)備中的易損件，現(xiàn)有噴嘴使用的材料是合金銅材質(zhì)，噴嘴的散熱性同合金銅的導(dǎo)電性成正比，但是不論是何種電解銅制作的噴嘴都存在以下缺點(diǎn):1、高溫工作時電解銅易氧化，噴嘴前端的孔道部分因溫度過高易燒損；2、燒損的噴嘴孔道對等離子氣體流速和穩(wěn)定性有不良影響，噴嘴切割壽命短；3、噴嘴外表面在切割過程中因受高溫影響易氧化，且熔渣或金屬顆粒粘附其上，這樣易造成噴嘴口部不圓而產(chǎn)生雙弧而造成噴嘴燒損，從而影響切割質(zhì)量和噴嘴的切割壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種不易燒損、切割壽命長的等離子切割噴嘴，該噴嘴可有效節(jié)約生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的等離子切割噴嘴，包括噴嘴本體，所述的噴嘴本體的前端設(shè)置有壓力角和孔道，在壓力角和孔道的外表面設(shè)置有復(fù)合涂層。
[0004]本發(fā)明的另一個目的在于提供上述等離子切割噴嘴的制備方法，包括如下步驟: a鍍膜室抽真空:通過直接抽真空系統(tǒng)的高真空分子泵和羅茨泵，采用兩級真空泵抽
真空，真空度不大于1.0X10-3 Pa ;鍍膜室內(nèi)設(shè)有輻射管式發(fā)熱體和熱電偶，耙材鋁鈦合金設(shè)在鍍膜室四周的電弧蒸發(fā)源用上；
b工作氣體輝光放電:取工作氣體通入a步的鍍膜室里，將噴嘴本體作為陰極和真空室壁作為陽極的電場下真空室內(nèi)產(chǎn)生輝光；電子向正極移動，正離子向負(fù)極移動，離子和電子在運(yùn)動的過程中能量增加，產(chǎn)生輝光持續(xù)放電；
c離子轟擊靶材表面:通過電場的作用，b步的帶電荷的離子在電場中加速后具有動能，將離子引向靶材鋁鈦合金；
d形成等離子體:c步入射的離子在與靶材鋁鈦合金的表面碰撞的過程中，被濺出的原子脫離耙材鋁鈦合金固體進(jìn)入真空，形成等離子體；
e形成復(fù)合涂層:d步的離子體在真空環(huán)下定向沉積至加載負(fù)偏壓噴嘴本體上，通過陰極材料吸附、堆集、行核和長大成膜，即形成復(fù)合涂層；
其中，所述的工作氣體為氮?dú)?，其純度不低?9.99% ；
所述的鋁鈦合金為工業(yè)鈦合金，其中鋁含30%，鈦含70%。
[0005]所述的復(fù)合涂層4的厚度為2 — 7um。
[0006]在上述技術(shù)方案中，由于在噴嘴本體的壓力角和孔道的外表面形成復(fù)合涂層TiAIN，復(fù)合涂層TiAlN形成至密、完整的A1203保護(hù)膜，提高噴嘴本體的高溫抗氧化性；同時，保護(hù)膜A1203的熔點(diǎn)為2050°C、沸點(diǎn)為2980°C，而銅的熔點(diǎn)為1084 °C、沸點(diǎn)為2567°C，要高出銅熔點(diǎn)的89%。這樣噴嘴在切割過程中，提高噴嘴本體抗高溫?zé)龘p的能力，進(jìn)而延長噴嘴本體的燒損時間，從而有效提高噴嘴的切割壽命，極大地降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明等離子切割機(jī)割炬噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明等離子切割機(jī)割炬噴嘴作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0009]由圖1可見，本發(fā)明的等離子切割機(jī)割炬噴嘴，包括噴嘴本體1，所述的噴嘴本體I的前端設(shè)置有壓力角2和孔道3，在壓力角2和孔道3的外表面設(shè)置有復(fù)合涂層4。
[0010]本發(fā)明的等離子切割機(jī)割炬噴嘴的制備方法包括如下步驟:
a鍍膜室抽真空:通過直接抽真空系統(tǒng)的高真空分子泵和羅茨泵，采用兩級真空泵抽真空，真空度不大于1.0X10-3 Pa;鍍膜室內(nèi)設(shè)有輻射管式發(fā)熱體和熱電偶，含30%鋁和70%鈦的耙材鋁鈦合金設(shè)在鍍膜室四周的電弧蒸發(fā)源用上；
b工作氣體輝光放電:取純度不低于99.99%的氮?dú)馔ㄈ隺步的鍍膜室里，將噴嘴本體I作為陰極和真空室壁作為陽極的電場下真空室內(nèi)產(chǎn)生輝光；電子向正極移動，正離子向負(fù)極移動，離子和電子在運(yùn)動的過程中能量增加，產(chǎn)生輝光持續(xù)放電；
c離子轟擊靶材表面:通過電場的作用，b步的帶電荷的離子在電場中加速后具有動能，將離子引向含30%鋁和70%鈦的耙材鋁鈦合金；
d形成等離子體:c步入射的離子在與含30%鋁和70%鈦的耙材鋁鈦合金的表面碰撞的過程中，被濺出的原子脫離耙材鋁鈦合金固體進(jìn)入真空，形成等離子體；
e形成復(fù)合涂層:d步的離子體在真空環(huán)下定向沉積至加載負(fù)偏壓噴嘴本體I上，通過陰極材料吸附、堆集、行核和長大成膜，即形成復(fù)合涂層。
[0011]在上述制備方法中，通過在鍍膜室內(nèi)設(shè)置輻射管式發(fā)熱體和熱電偶，以保證涂層形成所需的220°c ±10°C溫度，通過調(diào)整工作時直流電流大小來控制溫度。
[0012]在本實(shí)施例中，所述的復(fù)合涂層4采用復(fù)合真空等離子TiAlN涂層處理，由于TiAlN擁有更高的硬度、抗熱、抗氧化性能，適合高溫的工作環(huán)境，而TiAlN中Al原子半徑與Ti原子半徑的差別很小，Al原子取代了 TiN面心立方結(jié)構(gòu)中面心的部Ti原子，使整個晶格發(fā)生畸變、晶界增多、晶格細(xì)化。同時，隨著涂層中Al元素含量的變化，當(dāng)處理溫度高于800°C時，TiAlN涂層中的除O原子向涂層內(nèi)部擴(kuò)散，Al元素向外擴(kuò)散與表面的O原子結(jié)合形成A1203，這樣至密、完整的A1203保護(hù)膜提高噴嘴本體I的高溫抗氧化性；另外，A1203的熔點(diǎn)為2050°C、沸點(diǎn)為2980°C，而銅的熔點(diǎn)為1084 °C、沸點(diǎn)為2567°C，要高出銅熔點(diǎn)的89%。因此，本發(fā)明的噴嘴的壽命比市場上未做處理噴嘴壽命要提高2倍，有效節(jié)約生產(chǎn)成本和提聞經(jīng)濟(jì)效益。
[0013]在本實(shí)施例中，所述的復(fù)合涂層4的厚度為2 — 7um，提高噴嘴本體I的耐高溫能力；同時,還能保證噴嘴本體I基體材料的熱傳遞性能。
[0014]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子切割機(jī)割炬噴嘴，包括噴嘴本體(I)，其特征在于:所述的噴嘴本體(I)的前端設(shè)置有壓力角(2)和孔道(3)，在壓力角(2)和孔道(3)的外表面設(shè)置有復(fù)合涂層(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割機(jī)割炬噴嘴的制備方法包括如下步驟: a鍍膜室抽真空:通過直接抽真空系統(tǒng)的高真空分子泵和羅茨泵，采用兩級真空泵抽真空，真空度不大于1.0X10-3 Pa ;鍍膜室內(nèi)設(shè)有輻射管式發(fā)熱體和熱電偶，耙材鋁鈦合金設(shè)在鍍膜室四周的電弧蒸發(fā)源上； b工作氣體輝光放電:取工作氣體通入a步的鍍膜室里，將噴嘴本體(I)作為陰極和真空室壁作為陽極的電場下真空室內(nèi)產(chǎn)生輝光；電子向正極移動，正離子向負(fù)極移動，離子和電子在運(yùn)動的過程中能量增加，產(chǎn)生輝光持續(xù)放電； c離子轟擊靶材表面:通過電場的作用，b步的帶電荷的離子在電場中加速后具有動能，將離子引向靶材鋁鈦合金； d形成等離子體:c步入射的離子在與靶材鋁鈦合金的表面碰撞的過程中，被濺出的原子脫離耙材鋁鈦合金固體進(jìn)入真空，形成等離子體； e形成復(fù)合涂層:d步的離子體在真空環(huán)下定向沉積至加載負(fù)偏壓噴嘴本體(I)上，通過陰極材料吸附、堆集、行核和長大成膜，形成復(fù)合涂層(4)，即得本發(fā)明等離子切割機(jī)割炬噴嘴； 其中，所述的工作氣體為氮?dú)?，其純度不低?9.99% ； 所述的鋁鈦合金為工業(yè)純鈦合金，其中鋁含30%，鈦含70%。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的等離子切割機(jī)割炬噴嘴，其特征在于:所述的復(fù)合涂層(4)的厚度為 2—7um0
【文檔編號】C23C14/34GK103990899SQ201410238795
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】楊小泉, 徐高宏, 慈恒 申請人:安徽西銳重工科技有限公司