CN103602943A - 薄壁基材喷涂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了薄壁基材喷涂工艺，在整个喷涂过程中都采用压缩空气对薄壁基材进行风冷，其喷涂过程包括如下步骤：（1）将经过表面喷砂毛化处理后的薄壁基材固定在耐高温的材料制成的基材固定件上；（2）以压缩空气对薄壁基材一侧的表面进行风冷；（3）对薄壁基材另一侧的表面进行喷涂操作，所述操作重复多遍；（4）喷涂完成后停止喷涂；（5）停止风冷。本发明具有加工工艺简单、基材无变形、涂层均匀、产成品质量高等。的效果。
Description
技术领域
本发明涉及喷涂领域，特别涉及一种薄壁基材喷涂工艺。
背景技术
热喷涂是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层。热喷涂在进行喷涂时会对基材表面产生很高的温度，在喷涂大型工件时，喷涂产生的温度会很快传递到整工件，不会由于局部高温而导致基材的形变。但是当喷涂薄壁金属工件（厚度在0.5～2mm的金属板材习惯上称为薄壁金属）时，基材本身强度较低，尤其是当基材为铝、铜时，由于喷涂时的局部高温，基材在加工过程中非常容易变形，且容易引起涂层脱落。加工难度大，加工成品质量差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、加工便捷、成品质量高的薄壁基材喷涂工艺。
根据本发明的一个方面，提供了薄壁基材喷涂工艺，在整个喷涂过程中都采用压缩空气对薄壁基材进行风冷，其喷涂过程包括如下步骤：
（1）将经过表面喷砂毛化处理后的薄壁基材固定在耐高温的材料制成的基材固定件上；
（2）以压缩空气对薄壁基材一侧的表面进行风冷；
（3）对薄壁基材另一侧的表面进行喷涂操作，所述操作重复多遍；
（4）喷涂完成后停止喷涂；
（5）停止风冷。
采用压缩空气对薄壁基材进行风冷可增大薄壁基材表面的空气对流，使工件迅速冷却。
在一些实施方式中，步骤（1）中薄壁基材的厚度为0.6mm-2.0mm。本发明针对薄壁基材进行喷涂而基材不变形，涂层不脱落。
在一些实施方式中，步骤（2）中压缩空气的喷射压力为0.7mpa～1mpa。喷射压力过大会使薄壁基材承受太大负荷，容易发生变形，喷射压力太小则无法迅速冷却薄壁基材。
在一些实施方式中，步骤（2）中压缩空气的喷射压力为0.8mpa。该压力既可以迅速冷却薄壁基材，又不会使薄壁基材承受太大负荷。
在一些实施方式中，步骤（3）中进行喷涂操作所使用的设备为等离子喷涂设备。等离子喷涂设备的部件主要包括等离子喷枪、等离子大功率电源、送粉器、冷水机和控制柜等。等离子喷枪可对基材表面进行喷涂操作，各种喷嘴、电极和粉末口可选，以适应喷涂不同材料的要求。送粉器用来贮存喷涂粉末并按工艺要求向喷枪输送粉末的装置。冷水机，主要用以将通过喷枪冷却蒸馏水经过制冷原理换热后得到较低水温的冷却蒸馏水循环后再进入喷枪，使喷枪获得有效的冷却，达到喷枪始终处于合适的工作温度并喷嘴延寿的目的。控制柜用于对水、电、气、粉的调节和控制。等离子喷涂设备喷涂形成的涂层具有涂层致密，粘结强度高并且喷涂材料不易氧化的特点。
在一些实施方式中，等离子喷涂设备的喷枪枪口的移动速率为900mm/s～1200mm/s。该移动速率可使喷涂后粉末不会局部堆积，出现凹凸不平。
在一些实施方式中，等离子喷涂设备的喷枪枪口与薄壁基材的垂直距离为140mm～200mm。喷涂距离过远粉末在喷涂到工件上会造成很高的孔隙率，喷涂太近会造成工件局部温度过高。
在一些实施方式中，步骤（3）中喷涂前后两遍之间的间隔时间10s～15s。间隔10s～15s的时间可降低基材的温度，避免连续喷涂会造成工件温度过高而引起工件变形。
在一些实施方式中，步骤（3）中的喷涂遍数为6～10遍。喷涂多遍是为了使涂层能够达到所需要的厚度。
本发明的有益效果是：加工工艺简单、基材无变形、涂层均匀、产成品质量高等。
具体实施方式
实施例1
（1）将薄壁基材进行表面喷砂毛化处理。薄壁基材采用壁厚为0.6mm的紫铜板，将经过表面处理后的紫铜板固定在耐高温的材料制成基材固定件上，基材固定件采用带有风冷管道的喷涂工装。带有风冷管道的喷涂工装即是在普通工装的夹具的一侧设置有风冷管道，风冷管道上开设多个出风口。风冷管道的出风口方向与紫铜板垂直。
（2）等离子喷涂设备采用等离子喷涂机。设置等离子喷涂机的喷枪枪口的移动速率为900mm/s，喷枪枪口与紫铜板垂直且其距离为140mm。设置风冷管道压缩空气的喷射压力为1mpa。开启风冷管道对紫铜板的一侧面进行风冷。
（3）开启等离子喷涂机对紫铜板的另一侧的表面进行喷涂，喷涂一遍完成后停止喷涂，间隔15秒，再对紫铜板表面进行喷涂，重复以上步骤对紫铜板表面喷涂共6遍。
（4）关闭等离子喷涂机，停止喷涂。
（5）关闭风冷管道，停止风冷。取下紫铜板。喷涂完成。
本实施例将钼铜粉喷涂到紫铜板基材上可增加紫铜板的强度，减小紫铜板本身的热膨胀系数。
实施例2
（1）将薄壁基材紫铜板进行表面喷砂毛化处理。薄壁基材采用壁厚为1.0mm的紫铜板，将经过表面处理后的紫铜板固定在耐高温的材料制成基材固定件上，基材固定件采用带有风冷管道的喷涂工装。带有风冷管道的喷涂工装即是在普通工装的夹具的一侧设置有风冷管道，风冷管道上开设多个出风口。风冷管道的出风口方向与紫铜板垂直。
（2）等离子喷涂设备采用等离子喷涂机。设置等离子喷涂机的喷枪枪口的移动速率为1000mm/s，喷枪枪口与紫铜板垂直且其距离为160mm。设置风冷管道压缩空气的喷射压力为0.8mpa。开启风冷管道对紫铜板的一侧面进行风冷。
（3）开启等离子喷涂机对紫铜板的另一侧的表面进行喷涂，喷涂一遍完成后停止喷涂，间隔13秒，再对紫铜板表面进行喷涂，重复以上步骤对紫铜板表面喷涂共8遍。
（4）关闭等离子喷涂机，停止喷涂。
（5）关闭风冷管道，停止风冷。取下紫铜板。喷涂完成。
实施例3
（1）将薄壁基材进行表面喷砂毛化处理。薄壁基材采用壁厚为1.5mm的钼铜板，将经过表面处理后的钼铜板固定在耐高温的材料制成基材固定件上，基材固定件采用带有风冷管道的喷涂工装。带有风冷管道的喷涂工装即是在普通工装的夹具的一侧设置有风冷管道，风冷管道上开设多个出风口。风冷管道的出风口方向与钼铜板垂直。
（2）等离子喷涂设备采用等离子喷涂机。设置等离子喷涂机的喷枪枪口的移动速率为1100mm/s，喷枪枪口与钼铜板垂直且其距离为180mm。设置风冷管道压缩空气的喷射压力为0.9mpa。开启风冷管道对钼铜板的一侧面进行风冷。
（3）开启等离子喷涂机对钼铜板的另一侧的表面进行喷涂，喷涂一遍完成后停止喷涂，间隔12秒，再对钼铜板表面进行喷涂，重复以上步骤对钼铜板表面喷涂共9遍。
（4）关闭等离子喷涂机，停止喷涂。
（5）关闭风冷管道，停止风冷。取下紫铜板。喷涂完成。
本实施例将铜粉喷涂到钼铜板基材上可使基材的导热能力增强。
实施例4
采用壁厚为2mm的铝板为薄壁基材。采用粒度为200目～300目的氧化铝陶瓷粉作为表面涂层材料。采用等离子喷涂机作为等离子喷涂设备。采用带有风冷管道的喷涂工装作为基材固定件。
（1）将薄壁基材进行表面喷砂毛化处理。薄壁基材采用壁厚为2.0mm的铝板，将经过表面处理后的铝板固定在耐高温的材料制成基材固定件上，基材固定件采用带有风冷管道的喷涂工装。带有风冷管道的喷涂工装即是在普通工装的夹具的一侧设置有风冷管道，风冷管道上开设多个出风口。风冷管道的出风口方向与铝板垂直。
（2）等离子喷涂设备采用等离子喷涂机。设置喷枪枪口的移动速率为1200mm/s，喷枪枪口与铝板垂直且其距离为200mm。设置风冷管道压缩空气的喷射压力为0.7 mpa。开启风冷管道对铝板的一侧面进行风冷。
（3）开启等离子喷涂机对铝板的另一侧的表面进行喷涂，喷涂一遍完成后停止喷涂，间隔10秒，再对铝板表面进行喷涂，重复以上步骤对铝板表面喷涂共10遍。
（4）关闭等离子喷涂机，停止喷涂。
（5）关闭风冷管道，停止风冷。取下紫铜板。喷涂完成。
本实施例将氧化铝陶瓷粉末喷涂到铝基材上，增加铝板表面的耐磨性能。
实施例1～4中喷涂后表面涂层的效果如下表1所示。
其中：涂层与基材结合力采用上海艾测电子科技有限公司的划痕测试仪进行检测。
表1
从上表可以看出，本发明的薄壁基材喷涂工艺所喷涂后的材料无变形、表面平整、涂层与基材结合力强、涂层均匀、产成品质量高。
Claims (9)
1.薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：在整个喷涂过程中都采用压缩空气对薄壁基材进行风冷，其喷涂过程包括如下步骤：
（1）将经过表面毛化处理后的薄壁基材固定在耐高温的材料制成的基材固定件上；
（2）以压缩空气对薄壁基材一侧的表面进行风冷；
（3）对薄壁基材另一侧的表面进行喷涂操作，所述操作重复多遍；
（4）喷涂完成后停止喷涂；
（5）停止风冷。
2.根据权利要求1所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述步骤（1）中薄壁基材的厚度为0.6mm～2.0mm。
3.根据权利要求1所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述步骤（2）中压缩空气的喷射压力为0.7mpa～1mpa。
4.根据权利要求3所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述步骤（2）中压缩空气的喷射压力为0.8mpa。
5.根据权利要求1所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述步骤（3）中进行喷涂操作所使用的设备为等离子喷涂设备。
6.根据权利要求5所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述等离子喷涂设备的喷枪枪口的移动速率为900mm/s～1200mm/s。
7.根据权利要求5所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述等离子喷涂设备的喷枪枪口与薄壁基材的垂直距离为140mm～200mm。
8.根据权利要求1所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述步骤（3）中喷涂前后两遍之间的间隔时间10s～15s。
9.根据权利要求1所述的薄壁基材喷涂工艺，其特征在于：所述步骤（3）中的喷涂遍数为6～10遍。
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