[發明專利]金屬表面耐磨涂層的涂覆裝置及方法

在審

• 申請號: 201710605259.2
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107457475A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 王文琴;王德;李玉龍;艾凡榮;劉東雷;曹傳亮;周奎
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B23K11/08
• 分類號: B23K11/08
• 代理公司: 南昌青遠專利代理事務所(普通合伙)36123
• 代理人: 劉愛芳

技術領域

本發明涉及金屬表面涂層的工藝技術領域，具體的說，是涉及一種金屬表面耐磨涂層的涂覆裝置，同時涉及采用這種涂覆裝置在金屬表面涂覆耐磨涂層的方法。

背景技術

目前，金屬表面制備耐磨涂層的方法主要有電沉積、氣相沉積法等離子噴涂法和激光熔覆等。電沉積法最顯著的特點是可用于低溫環境中，但由于該方法會產生化學污染且沉積速率不高，導致其在實際應用中較少。氣相沉積法可以精確地控制材料的組成、結構及其形態且氣相中的組分與基材表面反應可很好地提高其結合強度，但是涂層比較薄，在長時間高載荷工作下容易磨損失效；激光熔覆技術可以獲得足夠工程厚度的涂層，但是對金屬熱影響大導致基體容易產生變形或組織變化，且熔覆后對陶瓷的稀釋率大，耐磨性降低，同時精加工難度大從而造成其成本過高。等離子噴涂法是比較常用的制備涂層的方法，將原料粉末送入等離子射流中，在熔融或半熔融狀態下噴涂在襯底上形成多層噴涂層，通過改變原料粉的組合或控制合理的工藝參數，調整成分而得到梯度涂層。目前，國內外很多著名的研究單位和汽車企業，如美國的山迪亞國家實驗室、通用汽車公司、大眾汽車、日本豐田汽車公司、中國的礦冶研究總院、西安交通大學等在此方面進行了大量研究且取得了積極的成果，已經逐漸將該梯度涂層制備技術應用在提高發動機金屬件的性能上。等離子噴涂法可以方便的控制粉末成分組成，沉積效率高，無需燒結，可制備大尺寸涂層。但是受噴涂材料及工藝成熟度等條件的影響，存在涂層與基體及層間的結合強度低，涂層均勻性差，涂層孔隙較多等缺點，在一定程度上限制了它的應用。

電阻縫焊是通過將被焊工件置于兩個盤狀電極之間，電極加壓工件并轉動，連續或斷續送電，從而使被焊工件之間的接觸表面產生熱量，溫度升高，局部熔化接觸點后形成一條連續或斷續焊縫的方法。電阻縫焊過程的熱影響區小，基本不會引起被焊材料的變形及組織改變，同時焊接界面強度高，焊接設備操作簡單，焊接效率高，已在航空航天、電子和汽車等生產中大量使用。與上述其他制備方法相比，該方法具有對基體熱影響小，涂層厚度從幾十微米到幾個毫米可調，涂層與基體無明顯界面，結合強度高，且生產效率高，成本低，設備簡單易行等特點。

發明內容

本發明在于適應現實需要，設計一種金屬表面耐磨涂層的涂覆裝置，同時公開了采用這種裝置第金屬表面耐磨涂層進行涂覆的方法。

為了實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：

一種金屬表面耐磨涂層的涂覆裝置，包括兩個相對設置且相對轉動的圓盤狀電極，電極的供電系統，在兩個所述圓盤狀電極之間設置有金屬板基體，在金屬板基體設有耐磨粉末涂層，在所述耐磨粉末涂層覆蓋有一層金屬箔，所述金屬板基體、耐磨粉末涂層、金屬箔組成的焊件經由圓盤狀電極擠壓加壓且由電極轉動帶動其水平移動，在所述兩個圓盤狀電極與焊件接觸部位的一側設有冷水噴淋管。

所述金屬板基體為金屬、鈦合金或不銹鋼板，板厚為2~20mm。

所述耐磨涂層粉末為金屬或陶瓷粉末，鋪覆層厚度為100~2000μm。

一種金屬表面耐磨涂層的涂覆方法，包括如下步驟：

a.金屬板基體表面預處理

將金屬板表面打磨，去除表面氧化物；

b.涂層粉末的鋪覆

將金屬或陶瓷粉末或其一定比例的混合物以一定厚度鋪覆于金屬板基體表面，且在粉末層表面再鋪覆一層高熔點金屬箔，作為焊接試樣；

c. 電阻縫焊焊接

將經過步驟b處理的焊接試樣送入電阻縫焊設備的兩個圓盤狀電極之間，啟動電源，打開冷卻水對所述兩個圓盤狀電極與焊件接觸部位進行冷卻降溫，控制一定的焊接速度、焊接電流，焊接壓力，將步驟b中準備好的焊接試樣放置于電阻縫焊設備中的兩個電極中間，焊件經由圓盤狀電極擠壓加壓且由電極轉動帶動其水平移動，耐磨粉末涂層被焊接在金屬板基體表面；

d. 后處理

將高熔點金屬箔撕下去除后，基體表面制備出一層耐磨涂層。

所述金屬板基體為金屬、鈦合金或不銹鋼板，板厚為2~20mm。

所述金屬或陶瓷粉末包括高碳鋼粉末，不銹鋼粉末，陶瓷粉末包括碳化物，氧化物等；粉末粒度為5~100μm, 鋪覆層厚度為100~2000μm.

所述電阻縫焊焊接步驟中，電阻縫焊參數包括：電流：2.0~10kA,焊接速度：0.01~0.1m/s, 焊接壓力：98N~980N，電極寬度：1~20mm。

本發明的有益效果在于：