[发明专利]一种电磁复合场辅助制备分布可控的WC增强金属基复合涂层的方法及装置

权利要求书

1.一种电磁场辅助装置，其特征在于：所述电磁场辅助装置的结构为：

两个侧板(12)平行直立连接于底板(11)上，构成机架(1)；磁场发生装置(2)安装于所述机架(1)上；所述磁场发生装置(2)的两个磁场发生单元(21)分别安装于两个侧板(12)上，两个所述磁场发生单元(21)中任一产生N磁极，另一产生S磁极，并形成位于两个所述侧板(12)之间的水平磁场；

可升降工作台(3)设于两个所述磁场发生装置(2)之间，其台面(31)上设有一对夹头(32)；所述夹头(32)中的一个为导电夹头，并通过导线(4)与等离子喷焊机的电源正极电性连通，所述等离子喷焊机的焊枪(5)内的钨极通过导线(4)与等离子喷焊机的电源负极连通；待熔覆工件(6)置于所述台面(31)上，装配于一对所述夹头(32)之间；

工作时，正电荷依次运动经过电源正极、导电夹头、待熔覆工件(6)、等离子熔覆过程中待熔覆工件(6)和焊枪(5)之间形成的导电等离子弧、钨极和电源负极，形成沿正电荷运动路径方向的电流；所述水平磁场的方向与所述导电夹头的设置相适应，使所述待熔覆工件(6)受到的洛伦兹力向上。

2.根据权利要求1所述的电磁场辅助装置，其特征在于，所述磁场发生装置(2)的结构为：

线圈(212)绕设于铁芯(211)上，形成通电磁极；冷却水管(213)绕设于所述线圈(212)外部；外壳(214)包覆于所述线圈(212)和所述冷却水管(213)外部，安装于所述铁芯(211)上，构成所述磁场发生单元(21)；

两个所述磁场发生单元(21)与设于所述底板(11)上的U形铁(22)构成所述磁场发生装置(2)；两个所述线圈(212)的规格参数相同、绕向一致并且通过线圈导线电性连通，所述U形铁(22)的开口朝上，所述磁场发生装置(2)产生的磁场为闭合磁路。

3.根据权利要求2所述的电磁场辅助装置，其特征在于：所述铁芯(211)螺纹配合于对应的所述侧板(12)上设置的安装孔内，其轴线水平设置，所述铁芯(211)的外端可拆卸连接用于限位的端板(215)。

4.根据权利要求2所述的电磁场辅助装置，其特征在于：所述铁芯(211)的材料为圆柱形的铸造铝钴镍合金。

5.根据权利要求2所述的电磁场辅助装置，其特征在于：所述外壳(214)由铝合金制成。

6.一种电磁复合场辅助制备分布可控的WC增强金属基复合涂层的方法，其特征在于：以金属基自熔性合金粉末作为涂层基材、以WC颗粒粉末作为涂层增强相，通过等离子熔覆在待处理工件表面形成WC增强金属基复合涂层；

在等离子熔覆的过程中，利用权利要求1～5中任意一项所述的电磁场辅助装置对工件同时施加磁场和电场，使熔池中的带电颗粒和带电流体在磁场和电场的共同作用下，受到向上的洛伦兹力，避免WC颗粒沉底，从而使WC颗粒均匀分布在复合涂层中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述金属基自熔性合金粉末为铁基、镍基或钴基自熔性合金粉末中的一种，粉末粒度为100～300目；所述WC颗粒粉末为球形WC粉末，粉末粒度为100～300目；所述待处理工件为导电的铁磁性材料，相对磁导率大于100。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述等离子熔覆的工艺参数为：熔覆所使用的工作气为氩气，工作气压为0.2～0.3MPa，冷却水温度为23～27℃，喷焊电流为100～160A，焊接行走速度为30～80mm/min，焊枪摆宽为8～30mm，焊枪摆动速度为1000～1800mm/min，金属基自熔性合金粉末送粉量为10～50g/min，WC颗粒粉末送粉量为15～50g/min，保护气流速为600～800L/h，离子气流速为300～400L/h，送粉气流速为200～300L/h，焊枪的喷嘴与待处理工件表面距离为10～15mm。

9.根据权利要求6或8所述的方法，其特征在于：所述磁场的强度为0.06～1T，所述电场中电流的大小等于喷焊电流。