专利名称：一种粉末的电爆炸喷涂方法
技术领域：
本发明涉及一种粉末喷涂方法，尤其涉及一种粉末的电爆炸喷涂方法。
背景技术：
现代高技术在工业制造和电子行业的应用发展，对涂层提出了更高的性能要求， 包括耐磨、抗腐蚀、耐热性、高硬度、涂层尺寸控制及涂层与基体材料结合强度等。目前，电爆炸喷涂是采用对金属导体(丝、箔)两端瞬时施加直流高压(几千伏以上)，对金属丝(箔)进行欧姆加热直至发生爆炸，形成瞬时高温、高压的金属蒸汽高速喷射到基材，经过快速凝固形成喷涂层。由于金属电爆炸过程的瞬态高温、高压特性及伴随爆炸产物的冲击波效应，与传统的热喷涂技术相比具有喷涂速度快，涂层结合强度高、孔隙低， 参数可控等优点，且可以形成微米晶、纳米晶组织结构；但是由于该方法要通过设计喷涂材料成分后铸锭，再将喷涂材料加工成金属丝/箔，其加工成本高、难度大、周期长，而且从原理上讲，电爆炸技术只能应用于导电性的金属材料，对通常条件下的非金属材料无法使用电爆炸方法进行喷涂，因此喷涂材料受到限制，导致其喷涂领域受到限制。此外，将喷涂材料加工成金属丝/箔，每次进行电爆炸喷涂时，其喷涂面积非常有限，工作效率比较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对喷涂材料的选择广泛、应用领域广且工作效率高的粉末的电爆炸喷涂方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种粉末的电爆炸喷涂方法，包括以下具体步骤
(1)、对喷涂工件做酸洗或喷砂或超声波清洗等表面处理；
(2)、在喷涂装置的两个电极之间先预埋起爆金属箔或至少一根起爆金属丝，并在两个电极之间灌装满喷涂粉末，然后将起爆金属箔或起爆金属丝与电极固定连接，并将电极与脉冲大电流发生电路连接；
(3)、将清洁处理后的喷涂工件放入喷涂装置中，接通脉冲大电流发生电路对喷涂工件进行电爆炸喷涂。所述的步骤(1)中所采用的喷涂装置包括下端开口的支座和用于放置待喷涂工件的底座，所述的支座设置有内腔，所述的支座倒扣在所述的底座上，所述的支座上横向设置有绝缘套管，所述的电极设置在所述的绝缘套管的两端中，所述的绝缘套管外套设有绝缘套筒，所述的绝缘套筒上位于所述的内腔部分设置有喷涂开口。所述的支座与所述的底座之间设置有多片绝缘的调整垫片，可根据喷涂需要调整喷涂粉末与工件之间的距离，所述的底座上设置有与所述的内腔相连通的工件取放通道， 方便工件的取出和放入。所述的支座为绝缘支座。所述的支座为金属支座，所述的金属支座外设置有绝缘外壳，所述的金属支座的内侧位于所述的绝缘套筒下方的部分设置有绝缘衬套，在喷涂时，以防止金属支座被电弧击穿。所述的步骤(1)中起爆金属箔或起爆金属丝与电极的连接方式为所述的绝缘套管内设置有金属连接片，所述的绝缘套管内一体设置有台阶，所述的金属连接片顶在所述的台阶上，所述的起爆金属箔或起爆金属丝穿过所述的金属连接片且位于所述的金属连接片与所述的电极之间，所述的电极上设置有定位凸台，所述的电极上套接有绝缘连接套，所述的绝缘连接套顶在所述的定位凸台上，所述的绝缘连接套与所述的绝缘套筒相螺接。所述的步骤(1)中起爆金属箔或起爆金属丝与电极的连接方式为所述的绝缘套管内设置有金属连接管，所述的电极设置在所述的金属连接管中，所述的起爆金属箔或起爆金属丝穿入所述的金属连接管中且位于所述的金属连接管的底面与所述的电极之间，所述的电极上设置有定位凸台，所述的电极上套接有金属连接套，所述的金属连接套顶在所述的定位凸台上，所述的金属连接套与所述的金属连接管相螺接，所述的金属连接套的外侧套设有绝缘连接套，所述的绝缘连接套与所述的绝缘套筒相螺接。所使用的喷涂粉末为非导电粉末或非导体材料与金属粉末的混合物或可发生金属化合反应的几种粉末的混合物或难熔金属粉末或导电陶瓷粉末。在所述的步骤(3 )中，在接通脉冲大电流发生电路之前，将喷涂装置安放置到密封舱中，并根据涂层性能的需要在密封舱中充入惰性气体或将密封舱抽真空，并控制好密封舱内的压力，然后接通脉冲大电流发生电路对工件进行电爆炸喷涂。所述的密封舱包括舱体和舱门，所述的舱体与所述的舱门之间设置有密封条，所述的舱体内设置有用于安装所述的喷涂装置的工作台，所述的舱体上设置有充气孔和排气孔，所述的舱体的外表面上设置有压力表。与现有技术相比，本发明的优点是先在两个电极之间灌装满喷涂粉末，然后将起爆金属箔或起爆金属丝预埋在喷涂粉末中，并与两个电极固定连接，喷涂时，电极先对预埋在喷涂粉末中的起爆金属丝/箔放电，随着起爆金属丝/箔在冲击大电流作用下经历欧姆加热、液化、气化及等离子化过程中，电路持续放电，在这个过程中，喷涂粉末与起爆金属丝 /箔一起受脉冲电流作用直到发生金属电爆炸，爆炸瞬时形成高温、高压熔融粒子，在冲击波作用下喷射到工件表面并快速冷却形成超细、高结合强度的涂层，该喷涂方法对喷涂粉末材料的选择较广，可根据涂层性能的要求选择喷涂材料的成分，同时可以对非导电粉末 (如金刚石粉末、非导电陶瓷粉末)进行电爆炸喷涂，大大扩大了电爆炸喷涂的应用领域；而且每次电爆炸喷涂时，其喷涂面广，工作效率高。
图1为本发明实施例一的喷涂装置的外部结构示意图； 图2为本发明实施例一的喷涂装置的内部结构示意图3为本发明实施例二的喷涂装置的内部结构示意图； 图4为本发明实施例三所使用的密封舱的剖视图； 图5为本发明实施例三所使用的密封舱的外部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。实施例一一种粉末的电爆炸喷涂方法，包括以下具体步骤
(1)、对喷涂工件做酸洗或喷砂或超声波清洗等表面处理；
(2)、在喷涂装置的两个电极5之间先预埋至少一根起爆金属丝7，并在两个电极5之间灌装满喷涂粉末6，然后将起爆金属丝7与电极固定连接，并将电极5与脉冲大电流发生电路(图中未显示)连接；
(3)、将清洁处理后的喷涂工件放入喷涂装置中，接通脉冲大电流发生电路对喷涂工件进行电爆炸喷涂。上述实施例一的步骤(1)中所采用的喷涂装置的具体结构为如图所示，喷涂装置包括下端开口的金属支座1和用于放置待喷涂工件的底座2，金属支座1设置有内腔11， 金属支座1倒扣在底座2上，底座2上设置有与内腔11相连通的工件取放通道21，金属支座1与底座2之间设置有多片绝缘的调整垫片3，金属支座1上横向设置有绝缘套管4，电极5设置在绝缘套管4的两端内，绝缘套管4内的两端分别设置有金属连接片41，绝缘套管 4内一体设置有台阶，金属连接片41顶在台阶上，喷涂粉末6灌装在两个金属连接片41之间，起爆金属丝7埋在喷涂粉末6内，起爆金属丝7的端部穿过金属连接片41且位于金属连接片41与电极5之间，电极5上设置有定位凸台51，电极5上套接有绝缘连接套52，绝缘连接套52顶在定位凸台51上，绝缘套管4外套设有绝缘套筒8，绝缘连接套52与绝缘套筒8相螺接，绝缘套筒8上位于内腔11部分设置有喷涂开口 81，金属支座1外设置有绝缘外壳12，金属支座1的内侧位于绝缘套筒8下方的部分设置有绝缘衬套13。实施例二 其它方法同实施例一，不同之处在于用起爆金属箔7丨取代了起爆金属丝7，且步骤(1)所采用的喷涂装置中起爆金属箔7 ‘与电极5的连接结构为绝缘套管 4内的两端分别设置有金属连接管42，电极5设置在金属连接管42中，起爆金属箔7丨穿入金属连接管42中且位于金属连接管42的底面与电极5之间，电极5上设置有定位凸台 51，电极5上套接有金属连接套53，金属连接套53顶在定位凸台51上，金属连接套53与金属连接管42相螺接，金属连接套53的外侧套设有绝缘连接套52，绝缘连接套52与绝缘套筒8相螺接。上述实施例一或二中，起爆金属箔7 ‘的厚度及尺寸或起爆金属丝7的数量可根据喷涂能量的要求进行设计或选择。此外，起爆金属丝7或起爆金属箔7'的材料可为铜， 也可选用喷涂粉末中的导电成分材料作为起爆金属丝或起爆金属箔。脉冲大电流发生电路采用本领域中常用的脉冲大电流发生电路。除附图所示结构外，金属支座1可以用绝缘支座替代，此时可省去绝缘外壳12和绝缘衬套13。实施例三其它方法同实施例一或二，不同之处在于在实施例一或二的步骤(3) 中，在接通脉冲大电流发生电路之前，将喷涂装置安放置到密封舱中，并根据涂层性能的需要在密封舱中充入惰性气体或将密封舱抽真空，并控制好密封舱内的压力，然后接通脉冲大电流发生电路对工件进行电爆炸喷涂。上述实施例三所使用的密封舱包括舱体9和舱门91，舱体9与舱门91之间设置有密封条92，舱体9内设置有用于安装喷涂装置的工作台93，舱体9上设置有充气孔94和排气孔95，舱体9的外表面上设置有压力表96。上述所有实施中，喷涂粉末6可选用非导电粉末，如金刚石粉末、非导电陶瓷粉末；或选用非导体材料如耐磨金刚石粉末与金属材料如M粉等的混合物；也可选用导电混合粉末，如TiB2与TiN、TiC、SiC的混合粉末；也可选用NiCr，ZrB2等金属化合物，还可以选用难熔金属粉末，如Mo、W等；或导电陶瓷粉末，如TiB2、SiC等。
权利要求
1.一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于包括以下具体步骤(1)、对喷涂工件的表面做酸洗或喷砂或超声波清洗处理；(2)、在喷涂装置的两个电极之间先预埋起爆金属箔或至少一根起爆金属丝，并在两个电极之间灌装满喷涂粉末，然后将起爆金属箔或起爆金属丝与电极固定连接，并将电极与脉冲大电流发生电路连接；(3)、将清洁处理后的喷涂工件放入喷涂装置中，接通脉冲大电流发生电路对喷涂工件进行电爆炸喷涂。
2.如权利要求1所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所述的步骤(1)中所采用的喷涂装置包括下端开口的支座和用于放置待喷涂工件的底座，所述的支座设置有内腔，所述的支座倒扣在所述的底座上，所述的支座上横向设置有绝缘套管，所述的电极设置在所述的绝缘套管的两端中，所述的绝缘套管外套设有绝缘套筒，所述的绝缘套筒上位于所述的内腔部分设置有喷涂开口。
3.如权利要求2所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所述的支座与所述的底座之间设置有多片绝缘的调整垫片，所述的底座上设置有与所述的内腔相连通的工件取放通道。
4.如权利要求2所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所述的支座为绝缘支座。
5.如权利要求2所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所述的支座为金属支座，所述的金属支座外设置有绝缘外壳，所述的金属支座的内侧位于所述的绝缘套筒下方的部分设置有绝缘衬套。
6.如权利要求2所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所述的步骤(1)中起爆金属箔或起爆金属丝与电极的连接方式为所述的绝缘套管内设置有金属连接片，所述的绝缘套管内一体设置有台阶，所述的金属连接片顶在所述的台阶上，所述的起爆金属箔或起爆金属丝穿过所述的金属连接片且位于所述的金属连接片与所述的电极之间，所述的电极上设置有定位凸台，所述的电极上套接有绝缘连接套，所述的绝缘连接套顶在所述的定位凸台上，所述的绝缘连接套与所述的绝缘套筒相螺接。
7.如权利要求2所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所述的步骤(1)中起爆金属箔或起爆金属丝与电极的连接方式为所述的绝缘套管内设置有金属连接管，所述的电极设置在所述的金属连接管中，所述的起爆金属箔或起爆金属丝穿入所述的金属连接管中且位于所述的金属连接管的底面与所述的电极之间，所述的电极上设置有定位凸台， 所述的电极上套接有金属连接套，所述的金属连接套顶在所述的定位凸台上，所述的金属连接套与所述的金属连接管相螺接，所述的金属连接套的外侧套设有绝缘连接套，所述的绝缘连接套与所述的绝缘套筒相螺接。
8.如权利要求1所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所使用的喷涂粉末为非导电粉末或非导体材料与金属粉末的混合物或可发生金属化合反应的几种粉末的混合物或难熔金属粉末或导电陶瓷粉末。
9.如权利要求1所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于在所述的步骤(3)中， 在接通脉冲大电流发生电路之前，将喷涂装置安放置到密封舱中，并根据涂层性能的需要在密封舱中充入惰性气体或将密封舱抽真空，并控制好密封舱内的压力，然后接通脉冲大电流发生电路对工件进行电爆炸喷涂。
10.如权利要求9所述的一种粉末的电爆炸喷涂方法，其特征在于所述的密封舱包括舱体和舱门，所述的舱体与所述的舱门之间设置有密封条，所述的舱体内设置有用于安装所述的喷涂装置的工作台，所述的舱体上设置有充气孔和排气孔，所述的舱体的外表面上设置有压力表。
全文摘要
本发明公开了一种粉末的电爆炸喷涂方法，特点是对喷涂工件的表面做酸洗或喷砂或超声波清洗处理，并在喷涂装置的两个电极之间先预埋起爆金属箔或至少一根起爆金属丝，并在两个电极之间灌装满喷涂粉末，然后将起爆金属箔或起爆金属丝与电极固定连接，并将电极与脉冲大电流发生电路连接，然后将清洁处理后的工件放入喷涂装置中，接通脉冲大电流发生电路对工件进行电爆炸喷涂；优点是该喷涂方法对喷涂粉末材料的选择较广，可根据涂层性能的要求选择喷涂材料的成分，同时可以对非导电粉末(如非导电陶瓷粉末)进行电爆炸喷涂，大大扩大了电爆炸喷涂的应用领域。
文档编号C23C4/12GK102251209SQ20111019640
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者刘军, 周刚毅, 樊康荣, 董新龙 申请人:宁波大学