[发明专利]用来在基体上沉积涂层的系统及方法

说明书

本发明涉及一种用用来在基体上沉积涂层的系统及方法，其系统包括能量源和电火花沉积装置。所述能量源用来提供能量束，该能量束选自激光束、电子束、离子束和它们的组合。所述电火花沉积装置包括能量束通道、送粉通道和电极，其中，所述能量束通道用来让所述能量束通过，所述送粉通道用来输送可沉积于所述基体上形成沉积涂层的粉末材料，所述电极内设有与所述能量束通道和送粉通道相通的共同通道，该共同通道可让所述粉末材料和所述能量束从其中通过后进入所述电极和所述基体之间的放电间隙，并且使得所述粉末材料在通过该共同通道的过程中至少部分被所述能量束熔化。

技术领域

本发明涉及一种用来在基体上沉积涂层的系统及方法，具体涉及一种结合使用了电火花和能量束的系统及方法。

背景技术

在各种工业应用中的金属和合金元件常需要进行一定的涂层或焊接操作，比如，用于燃气涡轮发动机的燃油喷嘴在使用一段时间之后，可能会在其边缘处发生退化，因而需要用镀膜或沉积涂层的方法进行修复。

电火花沉积(ESD)是一种脉冲微弧冷焊工艺，用高峰值电流的短脉冲把电极材料沉积到基体金属表面，微量的电极材料在脉冲等离子弧的作用下熔化并在基体表面快速固化形成涂层，涂层与基体表面材料呈冶金结合。电火花沉积工艺所用的脉冲脉宽为几毫秒，脉冲频率在0.1至4千赫的范围，使得金属基体散热率可达到99％，因此，电火花沉积工艺以其极小热量输入的优势区别于其他弧焊处理过程。由于没有焊接热影响区的问题，而且由于电火花沉积设备携带方便，使用灵活，既可以对零件或设备表面进行局部修复，也可对一般几何形状的平面或曲面，如刀具、模具的易磨损部位进行涂敷处理以提高硬度和耐磨性。因此，电火花沉积在工件镀膜或修复的应用中具有很大的优势。

然而，电火花沉积工艺也有一定的缺点，从而限制其使用范围。比如，该工艺通常是人工操作，很难控制涂层的质量，此外，由于电火花是一种低能量的热源，电火花沉积工艺在用于较大面积的修复时，不仅沉积速度慢而且成本太高。

因此，有必要开发一种改进的新的系统和方法来在基体上沉积涂层。

发明内容

本发明的实施例一方面提供了一种用来在基体上沉积涂层的复合涂层系统。该系统包括包括能量源和电火花沉积装置。所述能量源用来提供能量束，该能量束选自激光束、电子束、离子束和它们的组合。所述电火花沉积装置包括能量束通道、送粉通道和电极，其中，所述能量束通道用来让所述能量束通过，所述送粉通道用来输送可沉积于所述基体上形成沉积涂层的粉末材料，所述电极内设有与所述能量束通道和送粉通道相通的共同通道，该共同通道可让来自所述送粉通道的粉末材料和来自所述能量束通道的能量束从其中通过后进入所述电极和所述基体之间的放电间隙，并且使得所述粉末材料在通过该共同通道的过程中至少部分被所述能量束熔化。

本发明的实施例另一方面提供了一种电火花沉积装置，该装置包括能量束通道、送粉通道和电极，其中，所述能量束通道用来让所述能量束通过，该能量束选自激光束、电子束、离子束和它们的组合，所述送粉通道用来输送可沉积于基体上形成沉积涂层的粉末材料，所述电极内设有与所述能量束通道和送粉通道相通的共同通道，该共同通道可让来自所述送粉通道的粉末材料和来自所述能量束通道的能量束从其中通过后进入所述电极和所述基体之间的放电间隙，并且使得所述粉末材料在通过该共同通道的过程中至少部分被所述能量束熔化。

本发明的实施例另一方面提供了一种用来在基体上沉积涂层的复合涂层方法。该方法包括：使粉末材料和能量束共同通过一个形成于电火花沉积装置的电极内的通道后进入所述电极和所述基体之间的放电间隙；在所述粉末材料和能量束共同通过所述电极内的通道的过程中，使所述粉末材料至少部分被所述能量束熔化；以及在所述能量束和所述放电间隙中的电火花的共同作用下，将来自所述电极内的通道的至少部分被熔化的粉末材料沉积到所述基体上。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：