[发明专利]感应加热增强低压冷喷涂涂层与硬基体结合强度的方法

说明书

本发明公开了一种感应加热增强低压冷喷涂涂层与硬基体结合强度的方法，该方法包括：一、将硬基体的表面依次进行除油、除锈和清洗处理；二、将金属粉末装入高压送粉器中，再向感应线圈中通入电流，使硬基体的表面加热；三、调节低压冷喷涂控制器并打开阀门，使气源中的载气进入载气加热器中进行预热，然后进入步骤二中所述高压送粉器中，带动金属粉末经过喷嘴喷涂在硬基体上，形成涂层。该方法在硬基体的周围设置感应线圈，产生感应电流使硬基体表面升温，降低了硬基体的表面硬度，增强了金属颗粒撞击硬基体过程中发生的塑性流变，提高了低压冷喷涂涂层与硬基体之间的结合强度。

技术领域

本发明属于材料复合表面改性技术领域，具体涉及一种感应加热增强低压冷喷涂涂层与硬基体结合强度的方法。

背景技术

冷喷涂技术是一种以预热压缩气体(氮气、氦气或混合气体)为加速介质，带动金属颗粒在固态下以极高的速度撞击基体，通过金属颗粒发生强烈塑性变形的方式沉积形成涂层的技术。金属颗粒在沉积过程不发生冶金现象，而是在保持固态的情况下通过塑性变形的方式与基体形成物理结合，避免了热喷涂沉积过程中可能发生的成分、组织结构的变化，因此适用于温度敏感材料(如纳米材料、非晶材料等)、易氧化材料(如铝、铜、钛等)和易相变材料(如碳基复合材料等)的涂层制备。但热喷涂技术通过燃烧火焰(温度均高于2000℃)、电弧(温度达到5000℃以上)或等离子体(温度高达16000℃))使金属颗粒在沉积过程中发生熔化或半熔化现象，因此形成的涂层与基体之间除了物理结合还存在冶金融合，结合强度较好；而冷喷涂技术的金属颗粒在沉积过程中不发生熔化，预热载气主要增加金属颗粒的飞行速度，对金属颗粒的温度影响不大，因此形成的涂层与基体之间完全依靠机械咬合的方式物理结合，结合强度差。冷喷涂涂层与基体的结合强度与金属颗粒以及基体的硬度有直接关系，金属颗粒硬度越低越容易沉积，基体硬度越低，涂层与基体的结合强度越高。

授权公告号为CN103469197B的发明专利公开了一种在硬基体上通过激光辅助冷喷涂获得硬质颗粒涂层的方法，该方法将激光直接作用在硬基体上进行加热，降低了颗粒表层和硬基体表面的硬度，提高了硬质颗粒的塑性变形能力，实现了硬质颗粒的冷喷涂，但由于激光照射与粉末喷涂的方向不一，使喷涂点处的激光能量分布不均，导致涂层厚度不均匀，并且激光波长对硬基体的激光吸收率有影响，限制了该方法的使用范围。另外，激光直接对硬基体加热的作用方式会使活泼金属基体材料发生氧化燃烧，进一步限制了方法的使用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种感应加热增强低压冷喷涂涂层与硬基体结合强度的方法。该方法在硬基体的周围设置感应线圈，产生感应电流使硬基体表面迅速升温加热，降低了硬基体的表面硬度，增强了金属颗粒撞击硬基体过程中发生的塑性流变，提高了金属颗粒与硬基体的结合紧密程度，从而提高了低压冷喷涂涂层与硬基体之间的结合强度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种感应加热增强低压冷喷涂涂层与硬基体结合强度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将硬基体的表面依次进行除油、除锈和清洗处理；所述硬基体的材质为金属，所述硬基体的硬度HRC大于20；

步骤二、将金属粉末装入高压送粉器中，然后调节硬基体与喷嘴之间的距离、以及感应线圈与硬基体之间的位置和距离，再向感应线圈中通入电流，使硬基体的表面加热，加热后所述硬基体表面的温度为500℃～1200℃；

步骤三、调节低压冷喷涂控制器并打开阀门，使气源中的载气进入载气加热器中进行预热，然后进入步骤二中所述高压送粉器中，带动金属粉末经过喷嘴喷涂在硬基体上，形成涂层；所述喷涂的压力不大于1.5MPa。

上述的感应加热增强低压冷喷涂涂层与硬基体结合强度的方法，其特征在于，步骤一中所述清洗处理后的硬基体的表面粗糙度Ra≤6.4μm。