一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统，包括激光装置、送粉装置和工装夹具；工装夹具垂直于地面设置；激光装置和送粉装置设置于工装夹具的同一侧；激光装置垂直于工装夹具设置；送粉装置倾斜于工装夹具设置。本实用新型专利技术可以使金刚石颗粒的上浮方向平行于基体表面，从而避免了金刚石颗粒浮于涂层表面，改善了金刚石颗粒在复合涂层中的分布状态，进而实现了金属结合剂对金刚石颗粒包裹状态，提高了金属结合剂对金刚石颗粒的把持力，提高了金刚石颗粒在熔覆沉积过程中的沉积率。积率。积率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统


[0001]本技术涉及复合涂层
，更具体地说是涉及一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统。

技术介绍

[0002]金刚石是自然界中最硬的物质，具有优异的耐磨损性能和导热性能，因此常用作金属基复合涂层的增强相颗粒，广泛应用于切、磨削工具材料和硬面涂层领域。相较于传统高温钎焊工艺，以高能束为热源的熔覆技术，诸如激光熔覆、等离子熔覆和钨极电弧熔覆，以其热影响区小、冷却速率高和涂层稀释率低等特点，可制备出组织晶粒细化，成分均匀，综合力学性能优异的金属基复合涂层，可应用于涂层、零件的修复和快速成型，显著减少了生产时间和成本。然而在高能束熔覆金属基金刚石复合涂层的过程中，金刚石颗粒往往出现浮于涂层表面，沉积率不高的问题，严重影响了金刚石复合涂层的耐磨性能和服役寿命。究其原因，一方面，是因为金刚石颗粒与金属结合剂的比重差异过大，熔池具有显著的温度梯度，进而会在形成由温度梯度引起的马兰戈尼效应和由密度变化引起的浮力，提供了熔池中金刚石颗粒重排的驱动力，无法对金刚石分布进行有效控制。另一方面，金刚石颗粒
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熔池之间存在着瞬时不稳定的固
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液界面，熔池的表面张力随温度的剧烈变化而波动，进一步加剧了金刚石颗粒的无序运动，进而导致颗粒聚集。为解决上述问题，已报道的大量工作中多采取在金刚石表面构建增重层来改善金刚石的分布状态，然而在高能束熔覆的过程中，熔池温度可达2000
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3000℃，金刚石表面几十至几百微米的增重层依然会发生局部或全部熔化，并不能从根本上解决金刚石颗粒的上浮问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提供了一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统。目的就是为了解决现有技术中存在的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本技术采取了如下技术方案：
[0005]一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统，包括：激光装置、送粉装置和工装夹具；所述工装夹具垂直于地面设置；所述激光装置和所述送粉装置设置于所述工装夹具的同一侧；所述激光装置垂直于所述工装夹具设置；所述送粉装置倾斜于所述工装夹具设置。
[0006]优选地，所述送粉装置与所述工装夹具之间的夹角为45
°
。
[0007]优选地，还包括气体装置；所述气体装置与所述激光装置位于同一侧。
[0008]优选地，所述气体装置垂直于所述送粉装置设置。
[0009]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本技术通过将基体放置在可三轴移动的工装夹具上，在熔覆沉积过程中，送粉装置通过气流以45
°
的夹角将混合粉送至熔覆区，激光装置发出的高能束垂直于基体表面辐照金属粉末致使其熔化形成熔池，进一步凝固在基体表面，由此可以使金刚石颗粒的上浮方向平行于基体表面，从而避免了金
刚石颗粒浮于涂层表面，改善了金刚石颗粒在复合涂层中的分布状态，进而实现了金属结合剂对金刚石颗粒包裹状态，提高了金属结合剂对金刚石颗粒的把持力，提高了金刚石颗粒在熔覆沉积过程中的沉积率。
附图说明
[0010]图1为本技术实施例一的一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统用于板状结构的基体时的结构示意图；
[0011]图2为实施例一的传统熔覆沉积设备加工时金刚石颗粒运动示意图；
[0012]图3为本技术实施例一的熔覆沉积系统加工时金刚石颗粒运动示意图；
[0013]图4为本技术实施例一的金刚石复合涂层的截面微观组织图；
[0014]图5为本技术实施例一的金刚石复合涂层的摩擦磨损曲线对比图；
[0015]图6为本技术实施例二的一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统用于圆柱状结构的基体时的结构示意图；
[0016]图中：1、激光装置；2、送粉装置；3、工装夹具；4、气体装置；5、基体。
具体实施方式
[0017]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0018]实施例一
[0019]参照图1
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5所示本技术公开了一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统，包括：激光装置1、送粉装置2、工装夹具3和气体装置4；基体5夹装于工装夹具3上；工装夹具3垂直于地面设置；激光装置1、送粉装置2和气体装置4均设置于工装夹具3的同一侧；激光装置1垂直于工装夹具3设置，使激光垂直照射于基体5的表面；送粉装置2倾斜于工装夹具3设置，能够将混合粉料以一定夹角至基体5表面熔覆区；气体装置4用于向基体5表面输送保护气体，目的是为了防止熔覆过程中过多的氧气引入，避免在涂层中形成氧化物杂质。
[0020]在本实施例中，基体5为板状结构。
[0021]在本实施例中，送粉装置2位于激光装置1上方，且送粉装置2与工装夹具3之间的夹角为45
°
，使送粉装置可以通过气流以45
°
的夹角将混合粉料送至熔覆区。
[0022]在本实施例中，气体装置4位于激光装置1的下方，且气体装置4垂直于送粉装置2设置，可以避免气流影响粉末流向。
[0023]在本实施例中，工装夹具3为三轴可移动夹具。
[0024]工作原理：将基体5放置在可三轴移动的工装夹具3上，在熔覆沉积过程中，送粉装置2通过气流以45
°
的夹角将混合粉送至熔覆区，激光装置1发出的高能束垂直于基体5表面辐照金属粉末致使其熔化形成熔池，进一步凝固在基体5表面，在此过程中，气体装置4向基体5表面输送保护气体N2气或Ar气，用以防止熔覆过程中过多的氧气引入，避免在涂层中形成氧化物杂质，由此可以使金刚石颗粒的上浮方向平行于基体表面，从而避免了金刚石颗
粒浮于涂层表面，进而提高了金属结合剂对金刚石颗粒的把持力，改善了金刚石在复合涂层中的分布状态。
[0025]实施例二
[0026]参照图6所示，在本实施例中，基体5为圆柱状结构，同时工装夹具3替换为圆柱状结构的基体专用的两轴可移动夹具，可以实现柱状样品的不规则表面熔覆；其余部件及结构均与实施例一相同。
[0027]以上所述，仅是本技术较佳实施例而已，并非对本技术的技术范围作任何限制，故凡是依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统，其特征在于，包括：激光装置(1)、送粉装置(2)和工装夹具(3)；所述工装夹具(3)垂直于地面设置；所述激光装置(1)和所述送粉装置(2)设置于所述工装夹具(3)的同一侧；所述激光装置(1)垂直于所述工装夹具(3)设置；所述送粉装置(2)倾斜于所述工装夹具(3)设置。2.根据权利要求1所述的一种用于制备金刚石复合涂层的熔覆沉积系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，马青原，刘咏，
申请(专利权)人：江西咏泰粉末冶金有限公司，
类型：新型
国别省市：