CN100485090C - 一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置和工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置和工艺装置，在高压腔内，内置高频加热机的发热丝，温度探针和气压探针，发热丝圈中放置已涂有陶瓷粉末的待加热工件，通入高压惰性气体，在加热的同时旋转工件，微机控制电路采集温度探针和气压探针的反馈量来精确控制发热丝的电流输出量和加热时间。本发明可以在金属表面烧结出厚度在0.005～0.03mm的表面光滑的陶瓷粉末层，且不会破坏工件复杂细致的表面，其结合力比电镀层更坚固，此工艺和装置不涉及到环保问题，工件的预处理仅需除油，除锈，工艺简单，成本低。

Description

一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置和工艺方法

技术领域

本发明涉及一种工件表面再加工技术领域，更具体地说是涉及一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的工艺方法和装置。

背景技术

目前，在实际应用中，金属表面都需要有保护层，现常用的电镀层(如镀锌，镀铬等)，难于满足对金属越来越高的超硬，超耐磨，超耐腐蚀的要求，更主要的是，电镀工艺严重污染环境，作为替换材料，陶瓷粉末(如金刚石，立方氮化硼(CBN)，碳化硼(B₄C)等)具有最好的超硬，超耐磨，超耐腐蚀的性能，目前也有很多陶瓷粉末表层的制备方法，如火焰喷涂，离子喷涂，热等压法等，但都由于成本高、工艺复杂等原因而没能做到可取代电镀层的大规模的生产工艺。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅可显著降低陶瓷粉末层的烧结温度，而且可在较低成本下实现大规模生产化的在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置。

本发明的另一个目的是提供一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的工艺方法。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置，包括高压腔以及高压腔外壳，其特征在于：所述高压腔中内置高频加热机的发热丝，高压腔外壳上设有温度探针、气压探针以及高压惰性气体入口，温度探针、气压探针穿过高压腔外壳并与高压腔连通，高压腔的轴向方向上设有工件旋转轴。

作为上述方案的进一步说明，所述高压腔与高压外壳间设有耐高温材料，工件旋转轴上设置涂有陶瓷粉末的待加热工件，发热丝绕于该工件表面上方。

所述温度探针、气压探针外接微机控制电路，该控制电路连接高频加热机。

所述高压腔的一端设置转轴开口，高压惰性气体入口设置在高压腔的另一端，转轴开口上配合设置密封盖，工件旋转轴穿过密封盖并用密封圈加以密封固定。

所述高压腔外壳的顶部设有与高压惰性气体入口连通的容气腔，容气腔内有盖，容气腔内置压气活塞，该活塞外接压力装置。

所述活塞外接的压力装置为液压油泵供油的油缸，旋转轴上设置轴承座，旋转轴的一端连接有电机，轴承座和电机均安装在具有导轨的滑板上，滑板与液压油泵供油的另一油缸相连。

本发明的一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的工艺方法，其特征在于，它具有以下的工艺步骤：

a、预处理，将工件作除油和除锈的预处理，然后均匀涂上混合有粘合剂的粉末陶瓷；

b、将工件放置在旋转轴上，将工件送入发热丝圈内，并同时将密封盖与高压腔密封和顶紧；

c、转动旋转轴，通过压力装置推动活塞将惰性气体压入高压腔内，在检测到气压在>2MPa时，活塞停止前进，高频加热机开始加热，达到所需温度时停止加热，待工件冷却到200℃时，高压腔两边的油缸同时回退，取出工件。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：本发明利用高频加热机在加热中可使陶瓷粉末作沿工件表面摆动的规则性的高频振动，此振动频率与工件受热频率相同与摆动方式相同，形成共振频率，从而降低了陶瓷粉末所需的烧结温度，再结合压力为>2MPa的高压气体对陶瓷粉末的压力，同时，在加热的同时旋转工件，微机控制电路采集温度探针和气压探针的反馈量来精确控制发热丝的电流输出量和加热时间，使陶瓷粉末能在金属未熔化的温度内，与金属表层进行嵌合烧结在高压腔内，这样可在金属表面烧结出厚度在0.005～0.03mm的表面光滑的陶瓷粉末层，且不会破坏工件复杂细致的表面，其结合力比电镀层更坚固，此工艺和装置不涉及到环保问题，由于处于高温高压的处理范围，工件的预处理仅需除油，除锈，工艺简单，有效降低成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：1、高压腔  2、高压腔外壳  3、发热丝  4、温度探针  5、气压探针  6、高压惰性气体入口  7、工件旋转轴  8、工件  9、转轴开口  10、密封盖  11、密封圈  12、盖  13、压气活塞

具体实施方式

如图1所示，本发明一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置，包括高压腔1以及高压腔外壳2，高压腔与高压外壳间设有耐高温材料，高压腔1中内置高频加热机的发热丝3，发热丝3绕卷为螺旋状，高压腔外壳2上设有温度探针4、气压探针5以及高压惰性气体入口6，温度探针4、气压探针5穿过高压腔外壳2并与高压腔1连通，高压腔1的轴向方向上设有工件旋转轴7，工件旋转轴7用于连接固定涂有陶瓷粉末的待加热工件8，使用时，将工件8放置于发热丝3的螺旋圈中，温度探针4、气压探针5外接微机控制电路，该控制电路连接高频加热机，微机控制电路采集温度探针4和气压探针5的反馈量来精确控制发热丝3的电流输出量和加热时间，高压腔1的一端设置转轴开口9，高压惰性气体入口6设置在高压腔1的另一端，转轴开口9上配合设置密封盖10，工件旋转轴7穿过密封盖10并用密封圈11加以密封固定，高压腔外壳2的顶部设有与高压惰性气体入口6连通的容气腔1，容气腔1内有盖12，容气腔1内置压气活塞13，该活塞13外接压力装置，该压力装置为液压油泵供油的油缸，工件旋转轴7上设置轴承座，该旋转轴的一端连接有电机，轴承座和电机均安装在具有导轨的滑板上，滑板与液压油泵供油的另一油缸相连。

本发明的一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的工艺方法，它具有以下的工艺步骤：

a、预处理，将工件作除油和除锈的预处理，然后均匀涂上混合有粘合剂的粉末陶瓷；

b、将工件放置在旋转轴上，将工件送入发热丝圈内，并同时将密封盖与高压腔密封和顶紧；

c、转动旋转轴，通过压力装置推动活塞将惰性气体压入高压腔内，在检测到气压在>2MPa时，活塞停止前进，高频加热机开始加热，达到所需温度时停止加热，待工件冷却到200℃时，高压腔两边的油缸同时回退，取出工件。

以上所显示的仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1、一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置，包括高压腔以及高压腔外壳，其特征在于：所述高压腔中内置高频加热机的发热丝，高压腔外壳上设有温度探针、气压探针以及高压惰性气体入口，温度探针、气压探针穿过高压腔外壳并与高压腔连通，高压腔的轴向方向上设有工件旋转轴；所述高压腔外壳的顶部设有与高压惰性气体入口连通的容气腔，容气腔内有盖，容气腔内置压气活塞，该活塞外接压力装置。

2、根据权利要求1所述的一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置，其特征在于：所述高压腔与高压外壳间设有耐高温材料，工件旋转轴上设置涂有陶瓷粉末的待加热工件，发热丝绕于该工件表面上方。

3、根据权利要求1所述的一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置，其特征在于：所述温度探针、气压探针外接微机控制电路，该微机控制电路连接高频加热机。

4、根据权利要求1所述的一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置，其特征在于：所述高压腔的一端设置转轴开口，高压惰性气体入口设置在高压腔的另一端，转轴开口上配合设置密封盖，工件旋转轴穿过密封盖并用密封圈加以密封固定。

5、根据权利要求1所述的一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置，其特征在于：所述活塞外接的压力装置为液压油泵供油的油缸，旋转轴上设置轴承座，旋转轴的一端连接有电机，轴承座和电机均安装在具有导轨的滑板上，滑板与液压油泵供油的另一油缸相连。

7、根据权利要求1～5所述的一种在金属表面上烧结陶瓷粉末的装置烧结陶瓷粉末的工艺方法，其特征在于，它具有以下的工艺步骤：

a、预处理，将工件作除油和除锈的预处理，然后均匀涂上混合有粘合剂的粉末陶瓷；

b、将工件放置在旋转轴上，将工件送入发热丝圈内，并同时将密封盖与高压腔密封和顶紧；

c、转动旋转轴，通过压力装置推动活塞将惰性气体压入高压腔内，在检测到气压在>2MPa时，活塞停止前进，高频加热机开始加热，达到所需温度时停止加热，待工件冷却到200℃时，高压腔两边的油缸同时回退，取出工件。

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