CN108149239A - 一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属熔覆加工技术领域，尤其涉及一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用。本发明提供了一种表面涂层的成型方法，为：制模、备料、喂料、脱脂和烧结，其中，制模和备料无先后顺序。本发明还提供了一种上述成型方法在基体表面处理中的应用。经实验测定可得，本发明提供的技术方案，可实现对于待喷涂产品表面涂层厚度的准确控制，同时，还可应用于多种不同的基体材料以及涂层材料，并有效降低能耗。本发明提供的一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用，解决了现有技术中，金属熔覆技术存在着涂层厚度无法准确控制、应用局限性大以及能耗高的技术缺陷。

Description

一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用

技术领域

本发明属于金属熔覆加工技术领域，尤其涉及一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用。

背景技术

表面处理，指的是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。金属熔覆，是指在基体的表面形成一层金属保护层，以起到保护基体、提高基体美观的作用，目前常用的技术有堆焊、电镀、激光熔覆、金属喷涂等。

随着科技的进步发展，传统的金属熔覆技术的缺点日益明显，包括能耗高、精度低、材料可选择性低等，渐渐不能满足新的加工工艺需求。

传统的金属熔覆技术，表面涂层的厚度的控制不精准，例如电镀，只能在基体表面镀上一层均匀的金属层，厚度由电镀时间等因素决定，很难控制。如激光熔覆、金属喷涂，则是在基体表面通过喷洒高温金属射流，达到生成涂层的目的，但是这种方式同样很难精准控制熔覆层厚度，还会出现不同地方厚度不一的情况。

现有技术中，很多对基体材料和表面涂层材料有限制。例如电镀，要求基体材料有一定的导电性，表面涂层材料只限于能形成离子的金属材料。而堆焊、激光熔覆、金属喷涂等技术，要求基体材料有一定的耐温性能，不会在高温加工中损坏。

同时，现有技术中，电镀、激光熔覆等技术，在加工过程都要消耗大量的电力，存在着能耗高的缺点。

因此，研发出一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用，用于解决现有技术中，金属熔覆技术存在着涂层厚度无法准确控制、应用局限性大以及能耗高的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用，用于解决现有技术中，金属熔覆技术存在着涂层厚度无法准确控制、应用局限性大以及能耗高的技术缺陷。

本发明提供了一种表面涂层的成型方法，所述成型方法为：

步骤一、制模：根据待喷涂产品结构，制备与所述待喷涂产品相匹配的模具，将所述待喷涂产品放置于所述模具中；

步骤二、备料：喷涂粉料与粘结剂混合，得第一产物；

步骤三、喂料：所述第一产物融化后注入所述模具中，所述第一产物在所述待喷涂产品的表面成型后，形成包覆层；

步骤四、脱脂和烧结：将步骤三所得表面形成包覆层的待喷涂产品从所述模具中取出，经过脱脂和烧结步骤，待喷涂产品喷涂完成；

其中，所述步骤一和步骤二无先后顺序。

优选地，所述成型方法还包括：后处理，所述后处理步骤在所述步骤五之后进行；

所述后处理的方法为表面抛光。

优选地，步骤一中，所述模具与所述待喷涂产品的间距大于0.05mm。

优选地，步骤二中，所述喷涂粉料选自不锈钢、钛合金、铝合金以及铁镍合金中的任意一种或多种，所述粘结剂选自聚甲醛、聚乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种。

优选地，步骤二中，以质量份计，所述粉料与所述粘结剂的投料比为(60～95):(5～40)。

优选地，步骤三中，所述喂料的温度为120～250℃，所述喂料的挤出速度为0.5～1000g/s。

优选地，步骤四中，所述脱脂的方法选自溶液脱脂法、催化脱脂法以及水溶脱脂法中的任意一种或多种。

优选地，步骤四中，所述烧结的方法选自真空烧结法、微波烧结法以及放电等离子烧结法中的任意一种或多种。

本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的成型方法在基体表面处理中的应用。

综上所述，本发明提供了一种表面涂层的成型方法，所述成型方法为：步骤一、制模：根据待喷涂产品结构，制备与所述待喷涂产品相匹配的模具，将所述待喷涂产品放置于所述模具中；步骤二、备料：喷涂粉料与粘结剂混合，得第一产物；步骤三、喂料：所述第一产物融化后注入所述模具中，所述第一产物在所述待喷涂产品的表面成型后，形成包覆层；步骤四、脱脂和烧结：将步骤三所得表面形成包覆层的待喷涂产品从所述模具中取出，经过脱脂和烧结步骤，待喷涂产品喷涂完成；其中，所述步骤一和步骤二无先后顺序。本发明还提供了一种上述成型方法在基体表面处理中的应用。经实验测定可得，本发明提供的技术方案，可实现对于待喷涂产品表面涂层厚度的准确控制，同时，还可应用于多种不同的基体材料以及涂层材料，并有效降低能耗。本发明提供的一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用，解决了现有技术中，金属熔覆技术存在着涂层厚度无法准确控制、应用局限性大以及能耗高的技术缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种表面涂层的成型方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用，解决了现有技术中，金属熔覆技术存在着涂层厚度无法准确控制、应用局限性大以及能耗高的技术缺陷。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用，进行具体地描述。

本发明提供的技术方案中，请分别从原理的角度，补充为何可以实现解决涂层厚度无法准确控制、应用局限性大以及能耗高的缺陷。

本发明提供的技术方案中，由于涂层的厚度即为模具与待喷涂产品之间的距离，在制作模具时，可根据实际的喷涂需求，制备不同大小的模具，实现了待喷涂产品表面厚度的准确控制。因此，本发明提供的技术方案，可实现对于涂层厚度的准确控制。

本发明提供的技术方案中，由于在喂料步骤，采用了注塑成型的原理进行表面喷涂，不需要将待喷涂产品进行熔化，因此，本发明提供的技术方案，待喷涂产品不仅可以是不锈钢、钛合金等一般合金，还可以是钨、钼等难熔金属，应用范围更加广泛。

本发明提供的技术方案中，喂料时，不需要将金属融化，只需要将温度提高到100～200℃，同时，烧结过程温度不同根据材质，温度只需要400～1500℃左右，大大减少了能耗。因此，本发明提供的技术方案，有效降低了能耗，进一步降低了待喷涂产品，即基体的加工成本。

实施例1

本实施例为对304钢材质的待喷涂产品——基体1的表面进行进行涂层成型加工。

根据基体1的形状结构，制备模具1后，将基体1放入所制得的模具1中，放入后，模具1与基体1的间距为0.5mm。

90g喷涂粉料1与10g粘结剂1混合，得第一产物1；其中，喷涂粉料1为铁镍合金，粘结剂1为聚甲醛。

第一产物1通过孔状结构1注入模具1中，第一产物1在基体1的表面形成包覆层；其中，注入过程中，喂料的温度为250℃，喂料的挤出速度为50g/s。

将上一步骤所得的基体1从模具1中取出，经过脱脂和烧结步骤。其中脱脂的方法为催化脱脂法，烧结的方法为真空烧结法。

烧结完成后，将烧结完成的基体1进行表面抛光，基体1表面涂层成型完成，得产品1。

实施例2

本实施例为对TC-4钛合金材质的待喷涂产品——基体2的表面进行进行涂层成型加工。

根据基体2的形状结构，制备模具2后，将基体2放入所制得的模具2中，放入后，模具2与基体2的间距为2mm。

95g喷涂粉料2与5g粘结剂2混合，得第一产物2；其中，喷涂粉料2为TA-6钛合金粉末和铝合金粉末的混合物，粘结剂2为聚乙烯与聚甲醛混合物。

第一产物2通过孔状结构2注入模具2中，第一产物2在基体2的表面形成包覆层；其中，注入过程中，喂料的温度为200℃，喂料的挤出速度为1000g/s。

将上一步骤所得的基体2从模具2中取出，经过脱脂和烧结步骤。其中脱脂的方法为水溶脱脂法，烧结的方法为放电等离子烧结法。

烧结完成后，将烧结完成的基体2进行表面抛光，基体2表面涂层成型完成，得产品2。

实施例3

本实施例为对陶瓷材质的待喷涂产品——基体3的表面进行进行涂层成型加工。

根据基体3的形状结构，制备模具3后，将基体3放入所制得的模具3中，放入后，模具3与基体3的间距为0.05mm。

60g喷涂粉料3与40g粘结剂3混合，得第一产物3；其中，喷涂粉料3为316不锈钢粉末，粘结剂3为聚甲基丙烯酸甲酯。

第一产物3通过孔状结构3注入模具3中，第一产物3在基体3的表面形成包覆层；其中，注入过程中，喂料的温度为120℃，喂料的挤出速度为0.5g/s。

将上一步骤所得的基体3从模具3中取出，经过脱脂和烧结步骤。其中脱脂的方法为溶液脱脂法，烧结的方法为微波烧结法

烧结完成后，将烧结完成的基体3进行表面抛光，基体3表面涂层成型完成，得产品3。

实施例4

本实施例为测定实施例1～实施例3所制得的产品1～产品3表面涂层厚度的具体实施例。

随机抽取产品1、产品2、产品3中10个位置进行涂层厚度的检测，所得结果请参阅表1。

表1：涂层厚度(mm)

	点1	点2	点3	点4	点5	点6	点7	点8	点9	点10
											产品1	0.49	0.50	0.50	0.51	0.49	0.48	0.50	0.50	0.51	0.51
产品2	2.02	1.99	2.00	2.00	2.01	1.98	2.00	2.01	2.00	2.00
											产品3	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.04	0.05	0.05	0.05

从表1中可以得出，产品中各处涂层的厚度相等，与实施例中，模具与基体间距相等，实现了对于待喷涂产品表面涂层厚度的准确控制。

同时，与现有技术中金属熔覆技术的能耗相比，通过本发明提供的技术方案，可将能耗降低30～70％％，有效降低了电镀成本，适合于本领域大规模推广。

综上所述，本发明提供了一种表面涂层的成型方法，所述成型方法为：步骤一、制模：根据待喷涂产品结构，制备与所述待喷涂产品相匹配的模具，将所述待喷涂产品放置于所述模具中；步骤二、备料：喷涂粉料与粘结剂混合，得第一产物；步骤三、喂料：所述第一产物融化后注入所述模具中，所述第一产物在所述待喷涂产品的表面成型后，形成包覆层；步骤四、脱脂和烧结：将步骤三所得表面形成包覆层的待喷涂产品从所述模具中取出，经过脱脂和烧结步骤，待喷涂产品喷涂完成；其中，所述步骤一和步骤二无先后顺序。本发明还提供了一种上述成型方法在基体表面处理中的应用。经实验测定可得，本发明提供的技术方案，可实现对于待喷涂产品表面涂层厚度的准确控制，同时，还可应用于多种不同的基体材料以及涂层材料，并有效降低能耗。本发明提供的一种表面涂层的成型方法及其在基体表面处理中的应用，解决了现有技术中，金属熔覆技术存在着涂层厚度无法准确控制、应用局限性大以及能耗高的技术缺陷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种表面涂层的成型方法，其特征在于，所述成型方法为：

步骤一、制模：根据待喷涂产品结构，制备与所述待喷涂产品相匹配的模具，将所述待喷涂产品放置于所述模具中；

步骤二、备料：喷涂粉料与粘结剂混合，得第一产物；

步骤三、喂料：所述第一产物融化后注入所述模具中，所述第一产物在所述待喷涂产品的表面成型后，形成包覆层；

步骤四、脱脂和烧结：将步骤三所得表面形成包覆层的待喷涂产品从所述模具中取出，经过脱脂和烧结步骤，待喷涂产品喷涂完成；

其中，所述步骤一和步骤二无先后顺序。

2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述成型方法还包括：后处理，所述后处理步骤在所述步骤五之后进行；

所述后处理的方法为表面抛光。

3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，步骤一中，所述模具与所述待喷涂产品的间距大于0.05mm。

4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，步骤二中，所述喷涂粉料选自不锈钢、钛合金、铝合金以及铁镍合金中的任意一种或多种，所述粘结剂选自聚甲醛、聚乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，步骤二中，以质量份计，所述粉料与所述粘结剂的投料比为(60～95):(5～40)。

6.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，步骤三中，所述喂料的温度为120～250℃，所述喂料的挤出速度为0.5～1000g/s。

7.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，步骤四中，所述脱脂的方法选自溶液脱脂法、催化脱脂法以及水溶脱脂法中的任意一种或多种。

8.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，步骤四中，所述烧结的方法选自真空烧结法、微波烧结法以及放电等离子烧结法中的任意一种或多种。

9.一种包括权利要求1至8任意一项所述的成型方法在基体表面处理中的应用。