[发明专利]一种基于电火花放电的涂层制备装置和方法

说明书

一种基于电火花放电的涂层制备装置和方法，将所要制备涂层的源材料颗粒与锌颗粒混合均匀；然后利用粉末冶金的方式将混合物压制成棒状电极；将棒状电极放入绝缘套筒中；将装在套筒中的棒状电极和基体材料分别接脉冲电源的两极，并在惰性气体的保护下进行放电。放电过程中将产生高温的等离子通道，由于锌的熔点较低，大量的源材料颗粒将从棒装电极脱落而粘附到基体表面对应的区域，同时由于锌的沸点也较低，一部分锌颗粒将被气化，从而喷射更多的颗粒进入基体表面。最终在基体表面获得所需的涂层。本发明利用放电产生的高温熔化基体和靶材，涂层可与基体表面形成冶金结合，同时由于在靶材中添加了低熔点和低沸点的锌颗粒，可大幅提高沉积效率。

技术领域

本发明涉及涂层制备技术领域，具体涉及一种基于电火花放电的涂层制备装置和方法。

背景技术

利用电火花放电制备涂层的技术也称为电火花沉积技术，其是一种用于金属材料表面损伤修复与强化的新方法，该方法具有设备简单、操作方便、应用范围广的优点，其合金修复层具有较高的耐磨性及良好的耐腐蚀性，具有较好的实用价值和广泛的应用前景。但是电火花沉积也存在一些缺点，特别是沉积层厚度不够，效率低等，造成这些缺点的主要原因是在单次放电过程中，电极材料的熔化量太少，如果需要提高涂层的厚度，需要反复多次在同一区域进行放电，但是这种方式容易造成涂层中大量裂纹的存在，从而影响涂层质量，同时效率低。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于电火花放电的涂层制备装置和方法，所述技术方案可兼顾电火花沉积的优点，同时提高涂层的厚度和效率。

技术方案：一种基于电火花放电的涂层制备装置，包括棒状电极、绝缘套筒、基体、工作台、脉冲电源和进给系统，所述基体设于工作台上表面，工作台用于控制基体的移动，所述绝缘套筒套设于棒状电极外表面，并且，绝缘套筒的底端低于棒状电极的底端，所述进给系统分别与棒状电极和绝缘套筒的顶部连接，进给系统用于控制棒状电极的上下移动，绝缘套筒的底端设于基体的上部，脉冲电源的正极与棒状电极连接，脉冲电源的负极与基体连接。

作为优选，所述基体与绝缘套筒的底端的距离为1-5 mm。

作为优选，所述棒状电极的直径为1-10 mm，棒状电极的底端与绝缘套筒的底端的距离为2-5 mm。

作为优选，所述基于电火花放电的涂层制备装置还包括惰性气体，所述惰性气体的出气端设于基体与绝缘套筒之间空隙的一侧，用于保护棒状电极和基体，避免氧化。

基于上述装置一种基于电火花放电的涂层制备方法，步骤如下：

步骤一.将所要制备涂层的源材料颗粒与锌颗粒混合均匀，利用粉末冶金的方式，将混合物压制成棒状电极，并将棒状电极放入绝缘套筒中，然后将棒状电极和绝缘套筒与进给系统连接；

步骤二.将棒状电极和基体分别与脉冲电源的正负极连接；

步骤三.涂层准备制备过程中，棒状电极在进给系统的带动下逐步接近基体，直至产生放电，放电过程中将产生高温的等离子通道，由于锌的熔点较低，源材料颗粒从棒状电极底端脱落进而粘附到基体表面对应的区域，由于锌的沸点也比较低，部分锌颗粒被气化，从而喷射更多的源材料颗粒进入基体表面，进而实现涂层的制备。

作为优选，所述步骤一中源材料颗粒为单质金属颗粒和/或合金金属颗粒，所述源材料颗粒和锌颗粒的直径小于50 μm，源材料颗粒和锌颗粒的体积分数为5%-50%。