[实用新型]纳米陶瓷涂层加工中使用的基体恒温控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种材料表面处理方法及相关的控制系统，尤其是一种材料表面纳米陶瓷涂层加工方法及其相关的控制系统，具体地说是一种基于基体恒温控制的纳米陶瓷涂层加工中使用的基体恒温控制系统。

背景技术

在航空、航天、国防、汽车、船舶、化工、钢铁等工业中，陶瓷涂层的应用越来越广泛。各种不同成分的陶瓷能够极大的提高基体零部件的耐磨、耐热、耐腐蚀、耐高温氧化、耐微动磨损等性能。纳米陶瓷因其具有较普通陶瓷有良好的综合机械性能，近年引起各国广泛关注，成为先进陶瓷材料研究的主要方向之一。

由于等离子热喷涂加工过程中的温度很高，因此在制备陶瓷结构涂层方面是目前应用最为广泛的方法。近几年，重构纳米陶瓷粉技术得到很快发展，即通过一定方法将普通的纳米尺度的粉末粒子加工成微米尺度的团聚颗粒。重构技术主要有喷雾干燥法、熔胶-凝胶法、微乳液法等，经过处理的纳米陶瓷团聚体颗粒通常具有几十至上百微米的尺寸。由于其较原始纳米颗粒质量大、表面能小、流动性好及松装密度大，因此能在等离子高温条件下进行喷涂加工。国外在该方面研究已经比较成熟，大多已经申请专利，如美国inframat公司的专利公开了大规模制备热喷涂用纳米团聚粉体的方法(纳米团聚粉体制备，US patent 6025034)。具体过程为：首先将普通纳米粒子配成胶状悬浮液，在加入一定的添加剂后，将该胶状悬浮液进行喷雾干燥。然后将上面得到的小颗粒先后进行250℃左右的低温烧结和1000℃左右的高温烧结，获得球状的微米级纳米团聚陶瓷颗粒。国内也有如武汉材料保护研究所等进行了相关研究，如武汉理工大学的实用新型申请“热喷涂用纳米团聚体氧化锆粉末的制备方法”(200410061306.4)，公开了制备氧化锆团聚体的方法。一些基于该类材料的应用的实用新型申请如“粉末热喷涂纳米材料涂层的制备方法”(02129592.1)也提出了用传统喷涂设备喷涂纳米团聚体粉末制备纳米陶瓷涂层的方法。因此利用传统喷涂设备喷涂纳米团聚体粉末制备纳米陶瓷涂层已成为一种新型的表面处理方法之一，但由于等离子喷涂和激光重熔时温度很高，会对基体性能及陶瓷晶粒生长产生一定的影响，进而影响最终的涂层质量，致使产品合格率较低，目前尚无很好的解决方法。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的陶瓷纳米涂层加工方法存在的基体受热变形影响最终涂层质量的问题，设计一种结构十分简单，使用方便，成本很低的恒温控制系统以减少喷涂和重熔过程中高温对基体的影响。

一种纳米陶瓷涂层加工中使用的基体恒温控制系统，其特征是它主要由气源1、密封罐2、液氮3、冷却腔4组成，液氮3罐装在密封罐2中，气源1连接有进气管5，进气管5一端的进气口与气源1的出气口相连，另一端的出气口插入密封罐2中的液氮3中；冷却腔4连接有出气管6，出气管6一端的进气口插入密封罐2中的液氮3的上部，其另一端的出气口与冷却腔4的进气口相连，冷却腔4直接或间接与基体7相接触。

其中所述的气源1可为鼓风机。

所述的气源1连接有温度控制装置，该温度控制装置主要由温度传感器8、智能温度控制器9和固态继电器10组成，温度传感器8或直接安装在基体7上或安装在基体7附近，温度传感器8的输出与智能温度控制器9的输入相连，智能温度控制器9的一个输出与固态继电器10的控制端相连，固态继电器10的输出与气源1的控制开关相连。

本实用新型的有益效果：

本实用新型与现有技术相比具有以下特点：

1、本实用新型选用纳米陶瓷团聚体作为喷涂材料进行喷涂加工，同时在喷涂和重熔过程中引入冷却工艺限制纳米陶瓷晶粒长大，减少了对基体性能的影响，因此所得的涂层的一致性好，性能稳定。

2、本实用新型的冷却装置具有结构简单，使用、制造方便，成本低的优点。

附图说明

图1是本实用新型的恒温控制系统的结构示意图。

图2是本实用新型的温度控制系统的电原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1、2所示。