[實用新型]一種固態沉積裝置及固態沉積系統

有效

• 申請號: 202220735778.7
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN216972685U
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 謝迎春;王高民;張科杰;黃仁忠;鄧春明
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04;G05D23/20
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 姚大雷

本實用新型提供一種固態沉積裝置及固態沉積系統，涉及冷噴涂技術領域。固態沉積裝置包括機械手、固態沉積機構和用于對待噴涂基材進行溫度檢測的溫度檢測機構和用于對待噴涂基材進行預熱的電磁感應加熱器，電磁感應加熱器、溫度檢測機構和固態沉積機構的噴嘴均安裝于機械手上，以使三者聯動并具有相同的移動軌跡和速度；其中，溫度檢測機構安裝于固態沉積機構的噴嘴和電磁感應加熱器之間。采用本實用新型提供的固體沉積裝置能夠對金屬固態沉積過程中對基體溫度進行實時控制，利用電磁感應的加熱方式避免了激光輔助預熱所面臨的問題，有利于沉積得到界面結合強度很高的涂層。

技術領域

本實用新型涉及冷噴涂技術領域，具體而言，涉及一種固態沉積裝置及固態沉積系統。

背景技術

金屬固態沉積是以壓縮氣體(氮氣、氦氣、空氣或混合氣體等)為加速介質，攜帶金屬固態顆粒進入拉瓦爾噴嘴內產生超音速氣固兩相流，當金屬固態顆粒以較高的速度(大于等于其臨沉積速度)碰撞基體表面，金屬顆粒和基體表面材料在發生強烈的塑性變形后，材料界面便會形成大量機械咬合和微區冶金結合，經過大量金屬顆粒的碰撞沉積，便會在基體表面形成金屬沉積體。

金屬固態沉積作為一種新興的表面處理工程新技術，是傳統熱噴涂技術的重要補充之一。與氣體涂層制備技術相比，金屬固態沉積技術的一個顯著特點是無需將噴涂顆粒加熱至熔融狀態，噴涂過程中顆粒不易發生氧化、燒損、相變、晶粒長大等現象。因此金屬固態沉積涂層的化學成分以及顯微組織結構可與原材料保持一致，尤其適用于易氧化的鋁銅銀等材料的涂層制備。

目前主要的預熱方式是激光輔助預熱，對于金、銀、銅、鋁、鉑等純金屬及其合金，激光反射率非常高。以銅為例，對波長為1064nm激光的吸收率約在5％，反射率高達95％，會導致大量回返光，一旦回返光重新耦合到光纖里，就會打壞遠端器件。而較低的激光吸收率，導致同等條件下，需要更高的激光功率，對設備的要求更高。同時，激光反射對于固態沉積裝備的其他部件也有極大的影響，照射在基體上的激光，會被漫反射到固態沉積的噴嘴、冷卻器、保護殼等部件，隨著激光的長時間使用，相關部件溫度也會逐漸積累升高，嚴重損害設備的使用性能和壽命，對設備的維護要求極高，如隨著激光對噴嘴的加熱效應，噴涂內壁溫度的升高，會造成大量末顆粒的粘附，長時間工作后，噴嘴便會發生堵塞，導致整個沉積裝置運行效率低下，成本大幅上升。同時激光光電轉換率低(＜70％)，裝備價格昂貴，也限制了其在金屬固態沉積領域的應用。

鑒于激光預熱基體伴隨的一些列問題，特提出本申請。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種固態沉積裝置及固態沉積系統，旨在有效解決激光預熱基體所帶來的一系列問題。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

第一方面，本實用新型提供一種固態沉積裝置，包括機械手、固態沉積機構和用于對待噴涂基材進行溫度檢測的溫度檢測機構和用于對待噴涂基材進行預熱的電磁感應加熱器，電磁感應加熱器、溫度檢測機構和固態沉積機構的噴嘴均安裝于機械手上，以使三者聯動并具有相同的移動軌跡和速度；

其中，溫度檢測機構安裝于固態沉積機構的噴嘴和電磁感應加熱器之間。

在可選的實施方式中，電磁感應加熱器的加熱頭包括中空金屬管圈，中空金屬管圈是由圓柱形金屬材料自上而下盤旋形成。

在可選的實施方式中，中空金屬管圈的直徑為10-20mm。

在可選的實施方式中，形成中空金屬管圈的圓柱形金屬材料的材質為銅。

在可選的實施方式中，中空金屬管圈的中心設置有永磁磁芯。

在可選的實施方式中，電磁感應加熱器和固態沉積機構的噴嘴之間的間距為10-25mm。

在可選的實施方式中，固態沉積機構的噴嘴為拉法爾噴嘴。