[發(fā)明專(zhuān)利]一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍及工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011103382.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112122022B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;劉福廣;劉剛;楊二娟;米紫昊;韓天鵬;李青;楊蘭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B05B7/16
• 分類(lèi)號(hào): B05B7/16;B05B7/22
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍及工作方法，該噴槍由聚光透鏡、二次空氣過(guò)濾器、一次空氣加熱過(guò)濾器、通透管螺母、外罩、空氣聚集帽、空氣射吸噴嘴、動(dòng)力氣體入口和送粉嘴所構(gòu)成；采用激光作為熱源，粉末送入激光束中，實(shí)現(xiàn)同軸送粉，使激光束在粉末粒子高速飛行過(guò)程中熔化粉末，粉末粒子束碰撞基體形成的斑點(diǎn)保持在在激光束斑點(diǎn)的內(nèi)部，粉末的粒子速度達(dá)到或超過(guò)200mm/s，粒子束具有較好的剛度，從而可適應(yīng)任意空間位置的涂層制備，同時(shí)激光束對(duì)基體僅僅是局部淺表加熱，完全不熔化基體，其加熱溫度可達(dá)300～700℃以上，有利于增加涂層內(nèi)部粒子間的結(jié)合率，從而使涂層結(jié)合強(qiáng)度得到提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍及工作方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備往往受到各種介質(zhì)或工況的作用，從而產(chǎn)生腐蝕、磨損、空蝕、氧化等損傷現(xiàn)象，涂層是提高設(shè)備表面性能的一種功能性涂層，可根據(jù)具體工況選擇不同的防護(hù)涂層材料和涂層制備工藝。熱噴涂是制備各種金屬、金屬陶瓷、陶瓷類(lèi)材料涂層的主要方法，包含了各種火焰噴涂、等離子噴涂等。熱噴涂技術(shù)具有靈活性高、可適用于任意角度、任何材料的噴涂，尤其適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件表面涂層的制備；噴涂距離遠(yuǎn)，可達(dá)70～300mm的距離，對(duì)于一些內(nèi)孔或窄間隙，仍然能制備涂層；噴涂涂層表面均勻，粗糙度低，大多數(shù)工況下，通過(guò)簡(jiǎn)單拋磨可達(dá)到表面粗糙度和平整度的要求。但熱噴涂是通過(guò)高溫高速氣流將粉末顆粒熔化、加速并碰撞到基體表面，經(jīng)歷快速扁平、凝固、冷卻等過(guò)程，從而形成涂層的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，由于粉末熔化后與基體參數(shù)碰撞、基體表面水分、油脂等的蒸發(fā)，且凝固速度極快，涂層中容易產(chǎn)生裂紋、氣孔、粒子之間的未結(jié)合區(qū)域。導(dǎo)致涂層中的這些缺陷是熱噴涂工藝過(guò)程不可避免的固有缺陷。這些缺陷的存在導(dǎo)致涂層結(jié)合強(qiáng)度低、表面功能降低，在服役過(guò)程中易于發(fā)生過(guò)早剝落。

隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)激光熔覆技術(shù)逐步得到廣泛應(yīng)用，其熔覆的涂層具有冶金結(jié)合的特點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，這是激光熔覆技術(shù)相比熱噴涂而言的最大優(yōu)勢(shì)。但激光熔覆存在固有的技術(shù)缺陷，主要體現(xiàn)在靈活性差，不適用于仰焊角度制備涂層；熔覆高硬度涂層容易發(fā)生貫穿性裂紋缺陷；熔覆后的表面平整度、粗糙度等相比熱噴涂較差；激光熔覆高硬度涂層后，機(jī)加工困難。盡管目前研發(fā)了高速激光熔覆+激光拋光工藝，但在實(shí)際工作過(guò)程中，其制備涂層的表面質(zhì)量仍然無(wú)法與熱噴涂相比。

在工業(yè)表面技術(shù)領(lǐng)域，相當(dāng)一部分工作對(duì)涂層的結(jié)合強(qiáng)度、表面粗糙度、表面平整度等有要求，尤其是當(dāng)涂層應(yīng)用于工件配合部位、沖蝕磨損、氣蝕等工況時(shí)，一方面要求涂層具有良好的持久性能，同時(shí)還需要涂層表面有較低的粗糙度和平整度。因此需要一種能提高涂層結(jié)合強(qiáng)度、同時(shí)能提高涂層表面粗糙度、平整度的工藝。有研究人員將激光熔覆槍頭與熱噴涂用的噴槍結(jié)合，首先通過(guò)熱噴涂制備涂層，然后通過(guò)激光對(duì)涂層表面進(jìn)行掃描，以期獲得高結(jié)合強(qiáng)度的涂層，這種工藝在制備高硬度涂層時(shí)易于產(chǎn)生貫穿性裂紋缺陷，尤其不適合高硬度的碳化鎢、氧化鋁等涂層的制備，此外，激光重熔后涂層表面的平整度降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有熱噴涂技術(shù)不能制備高強(qiáng)度涂層、激光熔覆不能獲得良好表面質(zhì)量的不足，提供一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍及工作方法，使其制備的涂層兼具噴涂和激光熔覆的優(yōu)點(diǎn)，具有高強(qiáng)度、表面平整度高、粗糙度低的特點(diǎn)。

為達(dá)到發(fā)明目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：