[发明专利]金属材料激光表面渗碳工艺及其涂碳装置

权利要求书

1.金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，包括以下步骤：

在金属材料的表面用涂碳装置均匀定量涂敷纳米碳粉-酒精-丙酮胶体；

对涂敷有纳米碳粉-酒精-丙酮胶体的金属材料进行烘干；

烘干后固定时间段内，在气氛保护下使用激光束对烘干后的金属材料进行熔化。

2.如权利要求1所述的金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，所述渗碳工艺还包括位于涂敷纳米碳粉-酒精/丙酮胶体之前的步骤：

使用每35g纳米碳粉搭配80ml酒精和20ml丙酮的配比配制纳米碳粉-酒精-丙酮胶体胶体。

3.如权利要求1所述的金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，

所述固定时间段为10min。

4.如权利要求2所述的金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，配制纳米碳粉-酒精-丙酮胶体的步骤包括：

分两次按照纳米碳粉、酒精和丙酮的顺序将纳米碳粉、酒精和丙酮混合搅拌，形成纳米碳粉-酒精-丙酮胶体，其中第一次使用的纳米碳粉量与第二使用的纳米碳粉量的比值为4～6:2。

5.如权利要求4所述的金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，配制纳米碳粉-酒精-丙酮胶体的步骤包括：

第一次使用的纳米碳粉与第二使用的纳米碳粉比例为5:2，第一次加入的酒精与第二次加入的酒精比例为5:3，第一次加入的丙酮与第二次加入的丙酮比例为1:1。

6.如权利要求1所述的金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，

所述涂碳装置包括用于放置待涂敷金属材料的载物台、用于涂敷纳米碳粉-酒精-丙酮胶体的毛刷、用于悬吊毛刷的吊杆、用于固定吊杆的支撑杆以及控制器；

所述支撑杆通过固定装置垂直固定于载物台的一侧，所述吊杆平行设置于载物台的上方，且一端通过智能固定夹固定于支撑杆上，所述智能固定夹受控制器控制，能够使吊杆移动至支撑杆的任一指定位置并对其限位，所述支撑杆设有可读刻度，所述毛刷通过智能旋钮悬吊于吊杆，所述智能旋钮受控制器控制，能够使毛刷沿着吊杆做匀速运动，对金属材料表面进行均匀涂敷；

涂敷纳米碳粉-酒精-丙酮胶体的步骤包括：

根据目标渗碳量、纳米碳使用量和通用计算公式计算智能固定夹从毛刷接触试样表面至全部离开后移动的距离h，通用计算公式为h＝mv/k·πR²M，其中M为纳米碳粉使用量，m为目标渗碳量，V为酒精和丙酮的总体积，k为由于挥发、误差导致的线性系数，取值为0.8～0.85；

在控制器内预先设定数值h，对金属材料的表面进行涂敷。

7.如权利要求1所述的金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，

纳米碳粉的粒度为10nm。

8.如权利要求1所述的金属材料激光表面渗碳工艺，其特征在于，

烘干步骤中，烘干温度为50℃，烘干时间为1h。

9.一种如权利要求1～8中任一所述的金属材料激光表面渗碳工艺使用的涂碳装置，其特征在于，包括用于放置待涂敷金属材料的载物台、用于涂敷纳米碳粉-酒精-丙酮胶体的毛刷、用于悬吊毛刷的吊杆、用于固定吊杆的支撑杆以及控制器；

所述支撑杆通过固定装置垂直固定于载物台的一侧，所述吊杆平行设置于载物台的上方，且一端通过智能固定夹固定于支撑杆，所述智能固定夹受控制器控制，能够使吊杆移动至支撑杆的任一指定位置并对其限位，所述支撑杆设有可读刻度，所述毛刷通过智能旋钮悬吊于吊杆，所述智能旋钮受控制器控制，能够使毛刷沿着吊杆做匀速运动，对金属材料表面进行均匀涂敷。