[发明专利]表面强化涂层的制备装置及方法

说明书

表面强化涂层的制备装置包括位移平台(1)、电极夹具(4)、片状电极(6)、涂层(7)、工件夹具(10)及电火花加工电源(11)。电火花加工电源(11)的正极电连接于电极夹具(4)，负极电连接于工件夹具(10)，电极表面设有涂层(7)。当电火花加工电源(11)开启后，位移平台(1)带动由电极夹具(4)夹持的片状电极(6)移动，片状电极(6)对工件(8)的待加工面(9)加工，在待加工面(9)形成强化涂层，用以提高表面性能，减小表面磨损，提高服役寿命。与常规能量束涂层、PVD、热喷涂等涂层技术相比，该表面强化涂层的涂层制备装置及方法可以实施窄缝、小孔等细小结构的内表面加工，尤其对于铝合金型材热挤压模具较为适用。

技术领域

本发明属于涂层加工技术领域，更具体地说，是涉及表面强化涂层的制备装置及方法。

背景技术

铝型材具有轻质、低价、可回收等特点，广泛应用于建筑、电力、汽车制造、电子及机械设备等领域。随着社会经济的不断发展，全球铝型材市场需求逐年增长，同时也带动了铝材加工行业的迅速壮大。在此激烈的行业竞争下，各企业都加大了成本的管控，在保证生产质量的前提下，尽量压缩生产成本。挤压模具是铝型材生产的重要工具，也是生产中的消耗品，模具的使用性能、维护成本和服役寿命将直接影响到产品质量和生产成本。就挤压模具而言，其定径带，即工作带表面在服役过程中承受高温、高载荷和高挤压速度，因此极易磨损，可以说工作带的表面性能和状态直接影响到模具的使用性能和服役寿命。如何强化挤压模具工作带的表面性能，增强其硬度和耐磨性是提高模具服役寿命，降低生产成本的关键因素。

目前，模具制造企业主要采用表面氮化技术来改善挤压模具的表面性能。氮化技术主要有三种，即：液态氮化、气态氮化和离子氮化，其中液态氮化会造成环境问题；气态氮化方法虽然更加环境友好，但会产生相对较厚的氮化层，容易降低模具强度；离子氮化不利于加工挤压模具中的狭槽结构。另外，氮化技术制造的氮化层会随着温度提高会逐渐消失，进而失去强化效果。不仅如此，氮化技术是仅利用渗氮原理使合金材料内生成氮化物来提高合金材料的表面性能，虽然能够有效强化模具的整体表面性能，但却难以对局部区域，特别是工作带等需要特殊强化的表面区域进行针对性处理，且由于强化方法相对单一，对于材料表面的增强作用也相对有限。

涂层技术是提高材料表面性能的重要方法。涂层技术不仅能够提高基材的表面性能，而且能够将具有特殊性能的涂层材料，例如陶瓷颗粒、固体自润滑剂、合金元素等，引入基材，还可以使廉价金属获得高性能表面。因此，在模具制造行业中，激光熔覆/合金化、电弧堆焊、等离子束熔覆/合金化、PVD(物理气相沉积)等涂层技术已经广泛应用于强化模具表面性能。然而，这些技术都是基于利用能量束对待加工面进行直接辐照或溅射的方法进行加工，对于制造热挤压模具，尤其是具有窄缝或工作带在内部的模具，难以实施。目前可以适用于热挤压模具制造的涂层技术，主要是CVD(化学气相沉积)技术，CVD技术所产生的涂层具有减少铝和模具之间的磨擦，降低挤压模具磨耗的功能，然而CVD技术却存在制造成本较高、效率较低、污染环境等不足之处，且处理温度较高，容易影响模具的整体尺寸、形状和材料性能，因此在工业中实际应用相对较少。

发明内容

本发明的目的在于提供表面强化涂层的制备装置及方法，以解决现有技术难以对窄缝、小孔等细小结构的内表面进行涂层制备的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种表面强化涂层的制备装置，包括：

位移平台；

安装于所述位移平台且由所述位移平台驱动移动的电极夹具；

由所述电极夹具夹持的片状电极；

用于固定工件的工件夹具；

设于所述片状电极的表面的涂层；以及

具有正极与负极的电火花加工电源，所述正极与所述电极夹具电连接，所述负极与所述工件夹具电连接。