一种金属表面碳化硅涂层的低温制备方法与流程

本发明涉及碳化硅涂层制备，特别涉及一种金属表面碳化硅涂层的低温制备方法。

背景技术：

1、碳化硅因其具有高硬度、高耐磨损性、高抗弯强度、强抗氧化性、耐酸碱腐蚀性以及良好的高温力学性能被广泛应用于航天航空、微电子、汽车、矿业以及原子能等领域，高纯碳化硅涂层在这些领域起着高温防护、抗氧化及耐腐蚀的重要作用。

2、授权公告号cn 113699518 b的发明专利公开了一种金属表面碳化硅涂层的低温制备装置，其特征在于：包括中空的反应室、上封块、下封块，在反应室的外侧壁上缠绕有感应线圈，在上封块上设置有输气口和排气口，在反应室的外部设置有涂料混合箱，涂料混合箱内设置有涂料输送泵，在涂料混合箱和下封块之间设置有与反应室连通的输料管和排料管，在涂料混合箱和上封块之间设置有与反应室连通的回料管，输料管上设置有单向阀，在排料管上设置有两位两通电磁阀，回料管上连通有压力表，回料管上设置有压力可调的卸压阀。

3、该发明提供了一种金属表面碳化硅涂层的低温制备装置，使得在金属表面上形成超厚密集的碳化硅涂层，同时，保证工件受热均匀性，降低制备所需的温度。

4、但是上述装置经过本领域技术人员实际应用后发现仍旧存在一些缺点，较为明显的就是在对金属工件表面进行涂料的附着时，需要使用涂料输送泵输送涂料至反应室内部直至反应室内部被充满，后续还需要对反应室内部的涂料输出，这一过程不仅耗时较长，同时反应室内壁上还会附着较多涂料残留，既造成了涂料的浪费，同时也造成了生产成本的提高。

5、因此，发明一种金属表面碳化硅涂层的低温制备方法来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种金属表面碳化硅涂层的低温制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属表面碳化硅涂层的低温制备方法，所述金属表面碳化硅涂层的低温制备方法通过碳化硅涂层低温制备设备实现，所述碳化硅涂层低温制备设备包括机架，所述机架内侧顶部设置有驱动机构，所述驱动机构底端设置有承托机构，所述机架内侧底部设置有容纳机构，所述容纳机构内侧中部设置有分隔机构，所述容纳机构内侧底部设置有封堵机构；

3、所述驱动机构包括往复螺杆、驱动电机、外套管、内套管、固定套板、螺纹管和触发杆；

4、所述往复螺杆贯穿机架且通过轴承与机架转动连接，所述驱动电机固定设置于机架顶部且与往复螺杆传动连接，所述外套管与内套管由上至下依次套接设置于往复螺杆外侧，所述外套管与往复螺杆传动连接，所述内套管与往复螺杆滑动连接，所述内套管沿竖直方向滑动嵌套设置于外套管内部，所述固定套板固定套接设置于外套管外侧底部，所述螺纹管固定贯穿设置于固定套板顶部侧面，所述触发杆固定设置于固定套板底部侧面；

5、所述承托机构包括顶板、第一弹簧、工件承托架和密封套管；

6、所述顶板与第一弹簧由上至下依次套接设置于内套管外侧，所述顶板与内套管滑动连接，所述工件承托架固定设置于内套管底端，所述第一弹簧固定设置于顶板与工件承托架之间，所述密封套管套接设置于第一弹簧外侧且固定设置于工件承托架顶部。

7、优选的，所述容纳机构包括容纳筒、感应线圈、单向螺杆、搅拌杆和主动排气管。

8、优选的，所述容纳筒固定设置于机架内侧底部，所述感应线圈固定设置于容纳筒内侧顶部，所述单向螺杆沿竖直方向通过轴承转动嵌套设置于容纳筒内腔底部，所述单向螺杆螺纹连接于螺纹管内侧，所述搅拌杆设置有多个，多个所述搅拌杆均匀固定设置于单向螺杆外侧底部，所述主动排气管固定贯穿设置于容纳筒后侧。

9、优选的，所述分隔机构包括阻热分隔板、通道、封堵滑块、滑动杆和触发槽。

10、优选的，所述阻热分隔板固定设置于容纳筒内腔中部，所述阻热分隔板将容纳筒内腔分隔为上腔室与下腔室，所述下腔室内部填充有涂料，所述通道沿竖直方向贯穿设置于阻热分隔板顶部中心处，所述封堵滑块滑动设置于阻热分隔板底部侧面，所述滑动杆固定设置于封堵滑块外侧且滑动贯穿容纳筒内壁并延伸至容纳筒外部，所述触发槽贯穿设置于封堵滑块底部。

11、优选的，所述封堵机构包括封堵板、导向杆、封堵柱和第二弹簧。

12、优选的，所述封堵板位于容纳筒内腔底部，所述导向杆滑动贯穿设置于容纳筒底部且与封堵板固定连接，所述封堵柱位于封堵板顶部，所述第二弹簧位于封堵柱内部且固定设置于封堵板与封堵柱之间，所述磁体设置有两个，一个所述磁体固定嵌套设置于封堵柱顶部，另一个所述磁体固定嵌套设置于工件承托架底部中心处。

13、优选的，所述方法具体包括以下步骤：

14、s1、将金属工件放置于工件承托架内侧，随后启动驱动电机，驱动电机启动后带动往复螺杆持续旋转，往复螺杆旋转时带动外套管下移，外套管下移时通过内套管带动工件承托架与顶板同步下移，通过固定套板带动螺纹管与触发杆同步下移，螺纹管下移过程中带动单向螺杆持续旋转，单向螺杆旋转时通过搅拌杆对存在沉淀的涂料进行持续搅拌；

15、s2、外套管下降距离达到第一阈值时，顶板底部对容纳筒顶部，即上腔室顶部开口进行封堵，此时由于容纳筒顶部的阻挡，后续当外套管继续带动工件承托架下降时，第一弹簧被持续拉伸；

16、s3、外套管下降距离达到第二阈值时，工件承托架带动金属工件完全浸泡在混匀后的涂料中，外套管下降距离达到第三阈值时，工件承托架底部与封堵柱顶部接触，此时两个磁体相互吸附，同时由于封堵柱的阻挡，工件承托架与内套管无法下降，后续随着外套管的继续下降，内套管在外套管内部相对上升，同时固定套板继续带动触发杆下移；

17、s4、外套管下降距离达到第四阈值时，触发杆穿过阻热分隔板与触发槽内壁接触，后续随着外套管的继续下降，触发杆通过触发槽对封堵滑块进行推动，使触发槽向靠近容纳筒内壁的方向移动，外套管下降距离达到第五阈值时，封堵滑块解除对主动排气管的封堵，此时主动排气管持续对容纳筒内部的空气进行排出，使容纳筒内部呈真空状态，进而消除涂料中的气泡；

18、s5、外套管下降距离达到第六阈值时，外套管运动至往复螺杆外侧往复螺纹最底端，后续随着往复螺杆的继续旋转，外套管上移复位，外套管上移过程中带动封堵柱同步上移，封堵柱上移时通过封堵板带动导向杆同步上移；

19、s6、外套管上移距离达到第七阈值时，触发杆由触发槽内侧移出，封堵滑块复位并再次对主动排气管进行阻挡，此时通过上腔室左侧的增压管向容纳筒内部持续输入惰性气体，进而对容纳筒内部进行增压，容纳筒内部压力增强后作用下涂料与金属工件表面；

20、s7、外套管上移距离达到第八阈值时，金属工件由下腔中的涂料中移出并进入到上腔室内部，同时封堵柱进入到通道内部对通道进行封堵，封堵板对触发槽进行封堵，此时惰性气体无法再由上腔室中进入到下腔室内部，上腔室内部气压不断增强，随后启动感应线圈，进而对金属工件进行持续加热，进而在金属工件表面形成碳化硅粉末膜；

21、s8、外套管上移距离达到第九阈值时，停止惰性气体的输出，同时通过容纳筒右侧的泄压管道对上腔室进行泄压，随后调节感应线圈的加热温度，进而在金属工件表面形成超厚碳化硅涂层；

22、s9、外套管上移距离达到第十阈值时，第二弹簧被拉伸至最大值，后续随着外套管的继续上升，两个磁体相互脱离，此时封堵板、导向杆、封堵柱和第二弹簧在重力作用下复位，外套管上移距离达到第十一阈值时，外套管带动工件承托架回到初始工位，同时运动至往复螺杆外侧往复螺纹最顶端，此时将完成加工的金属工件由工件承托架上取下。

23、本发明的技术效果和优点：

24、本发明通过设置有驱动机构、承托机构、容纳机构、分隔机构和封堵机构，以便于利用驱动机构带动承托机构持续下移，承托机构下移过程中对容纳机构内部的涂料进行持续搅拌，同时对容纳机构顶部开口进行封堵，使容纳机构内部形成密封空间，随后带动金属工件直接进入到混匀后的涂料中完成浸泡，浸泡过程中，驱动机构对分隔机构进出触发，进而对容纳机构内部进行抽真空，以消除涂料中的气泡，随后输入到容纳机构内部的惰性气体对容纳机构内部的进行持续加压，进而保证金属工件表面涂料的附着效果，后续驱动机构带动承托机构持续上移，承托机构上移时带动封堵机构对分隔机构进行封堵，以避免惰性气体继续进入到下腔室中，此时上腔室中气压升高速度加快，便于更快完成超厚碳化硅涂层的制备，相较于现有技术中同类型装置以及方法，本发明无需对涂料进行持续性输出以及输出，缩短金属工件附着涂料所需时间的同时，还可以减少涂料浪费，进而降低生产成本，更加适用于碳化硅涂层的工业化制备。