相關申請的參見

本申請要求2006年11月28日提交的美國申請 No.11/564,080的優先權，在此以參見的形式引入其公開內容。

技術領域

本發明大體上涉及等離子體噴槍和等離子體系統，以及 更具體的涉及用于材料的等離子體處理和等離子噴涂的雙等離子體噴 槍。

背景技術

用于材料的等離子體處理和等離子噴涂的熱等離子體系統 的效率和穩定性可由各種參數影響。正確地建立等離子流并維持等離子 流的工作參數可由例如形成與電極有可靠連接的穩定電弧的能力所影 響。類似地，電弧的穩定性也可為電極腐蝕和/或等離子流輪廓或位置的 穩定性的函數。等離子流的輪廓和位置的改變可導致由等離子體噴槍產 生的等離子流的特性的變化。另外，等離子體的輪廓、位置和特性的這 種變化可影響等離子體系統產生的等離子體處理材料或涂層的質量。

在如示于圖1的傳統的雙等離子體設備100中，陰極頭和陽 極頭10、20通常布置成彼此成90度角。供給管道112，通常布置在頭之間， 可提供待被等離子體處理的材料。部件通常布置成提供封閉的處理區 110，在該處理區中發生電弧耦合。彼此之間相對緊密的接近以及由其圍 封的小空間，通常會產生電弧不穩定的趨勢，特別是在高壓和/或低的等 離子體氣體流率時。在電弧優先地將其本身連接到較低電阻通路時會發 生電弧的不穩定，通常稱為“側面起弧(side?arcing)”。通常涉及使用 屏蔽氣體來企圖防止側面起弧，但是，這種方法通常導致設計更加復雜， 并且導致等離子體的溫度和焓較低。較低的等離子體的溫度和焓從而導 致更低的處理效率。

附圖說明

所要求保護的主題的特征和優點將從下文中與其一致的 實施例的描述中變得明顯，其中描述應該結合附圖來考慮，其中：

圖1為傳統的傾斜的雙等離子體設備的實施例的詳細示意 圖；

圖2為雙等離子體設備的示意圖；

圖3a-b分別示意性地描述了與本發明一致的陰極等離子體 頭和陽極等離子體頭的實施例；

圖4為與本發明的一個方面一致的等離子體通道的實施例 的詳細視圖，其中等離子體通道包括三個具有不同直徑的圓柱形部分；

圖5為與本發明一致的具有形成模塊的上游和下游部分的 形成模塊的實施例的詳細示意圖。

圖6示出了設置為將輔助等離子體氣體輸送到等離子體通 道的實施例；

圖7a-b描述了與本發明一致的用于噴射輔助等離子體氣體 的裝置的軸向和徑向橫截面和剖面視圖；

圖8a-b示出了設置為軸向噴射材料的單個雙等離子體噴槍 的視圖；

圖9a-c示出了設置為徑向噴射材料的單個雙等離子體噴 槍；

圖10為包括兩個雙等離子體噴槍的等離子體噴槍組件的 示意圖；

圖11a-b為等離子體噴槍組件的頂視圖和底視圖，該等離 子體噴槍組件包括設置為軸向噴射材料的兩個雙等離子體噴槍；以及

圖12a-b示出了噴槍定位成50°時，等離子體氣體流率和電 流對電弧電壓的影響。

具體實施方式

總的來說，本發明可提供雙等離子體噴槍系統，雙等離 子體噴槍系統的模塊和元件，等等，它們可在各種實施例中顯示以下 的一個或多個：相對寬的等離子體參數工作窗口，更穩定和/或更均勻 的等離子流，以及更長的電極壽命。另外，本發明可提供可以控制待 被等離子體處理或等離子噴涂的材料噴射進等離子流的工具。因為雙 等離子體設備相對高的效率，其可在材料的等離子體處理、粉末球化、 廢物處理、等離子噴涂等等中得到廣泛的應用。

與本發明一致的雙等離子體設備可提供基本上更高效率 的材料等離子體處理。部分地，可由相對低的等離子體流率和速度和 可為大概或低于大約700-100的相關雷諾數來實現更高的效率。與這種 等離子體流率和速度一致，材料在等離子體流中的停留時間可足夠長 以允許等離子能量的有效利用，所期望的等離子體處理期間的材料轉 變可以以高的效率和生產率發生。另外，與本發明一致的雙等離子體 設備也可減少，或消除側面起弧的發生，側面起弧通常與高電壓和/或 低的雷諾數有關。