[发明专利]金属表面涂层制备装置

说明书

本发明公开了一种金属表面涂层制备装置，包括：工作台，该工作台安装有工件夹具；冷喷涂设备，该冷喷涂设备的喷枪用于对工件夹具上的工件进行冷喷涂；激光器，配有镜筒和位于镜筒末端的激光头，其中镜筒配有旁路，激光头设有喷口；以及保护气气源，通过旁路连通至所述喷口，以对激光熔覆位置提供保护性气氛。依据本发明的金属表面涂层制备装置对激光与喷涂速度的匹配度要求不高，且能够实现相对较佳的涂层质量。

技术领域

本发明涉及一种金属表面涂层制备装置。

背景技术

常见的涂层制备方法有热喷涂、冷喷涂。热喷涂和冷喷涂都属于表面强化工艺，其中热喷涂是将颗粒状的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到目标基体的表面，从而形成某种涂层材料沉积层。热喷涂是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。热喷涂所形成涂层与基体的结合相对比较牢固，但热喷涂在没有保护的条件下，非常容易造成涂层材料的氧化，例如铜，属于极为容易被氧化的金属。对于大多数金属涂层材料，在颗粒度比较小，并且自体温度比较高的条件下都容易被氧化。

冷喷涂是一种金属、陶瓷喷涂工艺，但是它不同于传统热喷涂，不需要将作为喷涂材料金属颗粒融化。冷喷涂的理论基础是:压缩空气加速金属粒子到临界速度(超音速)，金属粒子直击到基体表面后发生物理形变。金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着，整个过程金属粒子没有被融化。有鉴于冷喷涂基于撞击所产生的变性实现金属颗粒物在基体表面的附着，所制备涂层与基体表面的结合牢固性偏弱。

有鉴于此，针对冷喷涂在基体表面附着力偏低的问题，目前主要依靠激光熔覆工艺，使已经附着在基体表面的涂层部分熔化，然后冷却后相对可靠地附着在基体表面。

典型地，中国专利文献CN102071419A公开了一种铌钨合金上制备高温抗氧化涂层的方法，其首先采用冷喷涂工艺在铌钨合金基材上喷涂在形成涂层，然后将喷涂后的铌钨合金基材用激光束辐照扫描熔化涂层，从而实现涂层在基材表面可靠的附着。然而，使涂层熔化或部分熔化，其效果整体上与热喷涂已经非常相似，使涂层金属颗粒处于熔融的状态下，易于使金属颗粒氧化而变性。

中国专利文献CN101153393A公开了一种含有激光照射的冷气动力喷涂方法，其通过在喷涂过程中对喷涂部位进行激光照射的方式，来降低冷喷涂的喷涂速度，实际上等于提高了工作温度，并且冷喷涂的工作气采用惰性气体，以保护喷嘴所喷涂出的粉料。这种实现方式实质与激光喷涂非常类似，只是工作温度比激光喷涂低，属于冷喷涂结合热喷涂的实现方式。该种实现方式要求激光与喷涂速度有合适的匹配度，并且两者需要同时进行，整体实现难度相对较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属表面涂层制备装置，该制备装置对激光与喷涂速度的匹配度要求不高，且能够实现相对较佳的涂层质量。

依据本发明的实施例，提供一种金属表面涂层制备装置，包括：

工作台，该工作台安装有工件夹具；

冷喷涂设备，该冷喷涂设备的喷枪用于对工件夹具上的工件进行冷喷涂；

激光器，配有镜筒和位于镜筒末端的激光头，其中镜筒配有旁路，激光头设有喷口；以及

保护气气源，通过旁路连通至所述喷口，以对激光熔覆位置提供保护性气氛。

上述金属表面涂层制备装置，可选地，工作台下形成容置腔；

激光器的激光发生器以及保护气气源的罐瓶位于所述容置腔内；

镜筒位于容置腔外的部分包含挠性镜筒。

可选地，镜筒为双管嵌套管式镜筒，双管中位于内部的管用于安装激光器镜组；