[发明专利]超音速冷喷涂装置和方法

权利要求书

1.一种超音速冷喷涂装置，其特征在于，包括：运动控制系统、在所述运动控制系统上依次排布的激光源、温度检测机构、超音速冷喷枪和还原性气体喷枪，其中，所述激光源的激光束投射在基板上形成的光斑区域、超音速冷喷枪在基板上形成的喷涂区域以及还原性气体喷枪在基板上形成的还原区域的中心处于同一直线上；

该超音速冷喷涂装置采用以下超音速冷喷涂方法，根据基板的尺寸规格和类型确定喷涂路径；调整激光管、温度检测机构、超音速冷喷枪和还原性气体喷枪在运动控制系统上的位置，使激光源发出的激光束投射在基板上形成的光斑区域、超音速冷喷枪在基板上形成的喷涂区域以及还原性气体喷枪在基板上形成的还原区域的中心处于同一直线上，并使所述温度检测机构发出的探测光斑位于光斑区域；激光源发出激光束加热基板，温度检测机构检测加热部分的基板温度并反馈至所述激光源的控制系统，所述激光源的控制系统实时调节激光源的功率；待基板的被加热部位达到奥氏体温度区间后，超音速冷喷枪对被加热部位进行喷涂，以形成喷涂涂层；同时，还原性气体喷枪向所述喷涂涂层喷送还原性气体，以去除喷涂涂层中的氧化物，所述还原性气体喷枪的气体压力为0.2Mpa、0.3Mpa或0.4Mpa；接着，运动控制系统带动所述激光源、超音速冷喷枪、温度检测机构和还原性气体喷枪按照预设的喷涂路径移动，完成喷涂工作；

所述还原性气体采用氢气、一氧化碳、氨气或者氢气与惰性气体的混合气，被还原性气体喷送处的所述喷涂涂层的温度范围为400℃-700℃，所述激光束对基板加热的温度范围为800℃-1100℃，在加热基板之前，先使用喷砂工艺去除基板表面的氧化层；

所述激光束在基板上投射的光斑区域与超音速冷喷枪在基板上形成的喷涂区域的搭接处、超音速冷喷枪在基板上形成的喷涂区域与还原性气体喷枪在基板上形成的还原区域的搭接处，距离为±0.5mm；

在上述过程中，通过激光源加热到奥氏体温度范围内，奥氏体晶格间距较大，同时通过高速高压的合金粉末撞击基体，瞬间压力可达Gpa等级，可将大的晶粒粉碎成细小的晶粒，喷涂合金容易与基材形成细小的强化相，增强涂层与基材的结合力同时增加涂层的机械性能。

2.如权利要求1所述的超音速冷喷涂装置，其特征在于，所述激光源、超音速冷喷枪、温度检测机构和还原性气体喷枪由运动控制系统带动同步运动。

3.如权利要求1所述的超音速冷喷涂装置，其特征在于，所述激光束直径、超音速冷喷枪直径以及还原性气体喷枪直径的比值为1:1:1～5:1:5。