[发明专利]一种电弧喷涂系统及制备微冶金结合的喷涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工中的焊接与喷涂领域，更加具体地说，涉及电弧喷涂系统和微冶金喷涂层的制备方法。

背景技术

热喷涂涂层呈现出典型的层状结构，喷涂过程中，由于对熔融颗粒的雾化，熔融颗粒迅速冷却，当到达工件上时，可能已经部分凝固，与基体的结合是以机械结合为主，鲜有冶金结合，导致涂层结合不致密，涂层与基体的粘结强度很低等缺点。这样，涂层就极易剥落，其抗腐蚀和热震性能较低。尤其对于大厚度涂层，涂层受载大、激冷激热等服役条件恶劣的工件难以满足性能要求，这限制了它的应用范围和使用寿命。

为了提高涂层与工件的结合强度与致密度，人们利用喷焊或者用激光或氩弧重熔技术来实现基体与涂层的冶金结合。喷焊是用喷枪把加热到熔化状态的合金粉末喷到零件的表面上，再用火焰使涂层重新熔化，从而使涂层与金属零件的表面熔焊在一起，它包括喷涂和喷焊两个工艺过程。氩弧或激光重熔也是首先对基体进行喷涂，然后对涂层进行重熔，重熔过程中，由于重熔时能量较为集中所以在熔覆过程中不会产生未熔化的颗粒，孔隙率也较少，熔覆层组织晶粒小，且分布均匀，没有层状现象，熔覆层与基体能形成良好的冶金结合。但是，喷焊与重熔技术中因其本身急速加热、冷却的特点，易导致裂纹和涂层剥落。并且喷焊与重熔时，对工件热输入相当大，工件瞬时会升高到很大的温度(基体温度很可能达到上千度)，极易变形；而且对于大面积涂层的激光重熔还有很大的技术缺口，操作复杂，成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电弧喷涂系统及制备喷涂层的方法，使基体在不会过热的情况下能够与涂层达到微冶金结合以提高结合强度。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种电弧喷涂系统，包括第一电源1(即主电源)、气体装置2、第二电源3(即外加电源)、第一送丝机4、第二送丝机5和电弧喷枪6，其中：

所述第一电源1的正负两极分别与两根喷涂丝相连接；

所述第一电源1与第一送丝机4相连，以控制阴极丝的送进；

所述第二电源3与第二送丝机5相连，以控制正极丝的送进；

所述气体装置2与电弧喷枪6通过气体管路相连，位于电弧喷枪的中央，为电弧喷涂过程提供高速雾化气流；

所述两根喷涂丝与电弧喷枪6相连，位于气体管路的两侧，通过对中装置保证两极丝准确对中，并调节两丝的夹角。

利用上述电弧喷涂系统制备微冶金结合的喷涂层的方法，按照下述步骤进行：首先连接形成上述电弧喷涂系统，然后将工件固定在夹具上，再启动喷涂电源进行喷涂，两丝短路起弧，在高速气流的作用下，将熔滴雾化。通过调节两送丝机的送丝速度匹配来调节电流和喷涂电弧的稳定，调节合适的工艺参数进行喷涂，包括负极丝送丝速度10-18m/min，正极丝送丝速度6-10m/min，两丝夹角15-30°，两丝相交前伸出长度10-15mm，两根丝接触点与工件距离7-15cm，喷涂电流200-245A，喷涂电压30-34V，喷涂压力0.4Mpa-0.6Mpa，喷枪移动速度为2-4cm/s进行喷涂。

利用本发明的技术方案进行喷涂层的制备，也可用于喷涂打底层，涂层间形成了大量的微冶金结合区，如附图2-4所示，涂层与基体的界面几乎都达到冶金结合，涂层本身比较致密，没有典型的层状结构，气孔率低，大大提高了基体与粘结层的结合强度，同时喷涂时用多路测温仪测量基体温度(型号FLF5008，杭州奋乐电子有限公司)，测量结果显示基体没有达到很高的温度(如附图5所示)，可减小或避免工件变形。

附图说明

图1本发明的电弧喷涂系统示意图，其中第一电源1、气体装置2、第二电源3、第一送丝机4、第二送丝机5、电弧喷枪6、工件7。

图2利用本发明的技术方案进行实施例1对应涂层的金相照片(金相显微镜型号为GX-51，Olympus公司生产)。

图3利用本发明的技术方案进行实施例3对应涂层的金相照片(金相显微镜型号为GX-51，Olympus公司生产)。

图4利用本发明的技术方案进行实施例5对应涂层的金相照片(金相显微镜型号为GX-51，Olympus公司生产)。

图5利用本发明的技术方案进行实施涂层过程中，基体温度随着时间(时刻)的变化曲线图。

具体实施方式