【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面加工，涉及一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法及应用。
技术介绍
1、熔射，是一项重要的表面处理技术，其基本原理是将粉末状或丝状材料加热至熔融或半熔融状态，并通过高速气流将其喷射到基体表面形成涂层。熔射层(涂层)具有良好的结合强度、耐磨性和耐腐蚀性等优点，在延长零件使用寿命、改善材料性能方面发挥着重要作用。
2、熔射技术主要分为火焰熔射、电弧熔射、等离子熔射等多种类型。其中，等离子熔射由于其工作温度高、热效率好、可熔化各种高熔点材料而被广泛应用。随着技术的发展，超音速熔射(hvof)和冷喷涂等新型熔射技术也逐渐崭露头角，它们能够在不显著改变基体材料性能的情况下，实现更致密、更均匀的涂层沉积。
3、熔射技术因其独特的工艺特点，在多个行业中找到了广泛的应用场景。例如，在航空航天领域，为了提高发动机叶片的抗高温氧化和磨损性能，常采用熔射工艺在其表面制备防护涂层；在能源工业中，熔射技术被用来修复磨损部件或增强零件的耐蚀性；而在生物医学领域，则利用熔射技术赋予植入物良好的生物相容性和骨整合能力。
4、表面粗糙度是衡量物体表面微观几何形状特性的一个重要参数，对材料的物理化学性质有着直接影响。在许多情况下，适当的表面粗糙度可以改善涂层与基体之间的结合力。在某些特定应用场合下，如制造摩擦副、提高润滑效果或增强涂层附着力等，增加表面粗糙度显得尤为重要。例如，在制造高性能金属溅射靶材时，为了确保靶材在长时间使用过程中不易发生剥落，通常会通过熔射工艺预先处理基体表面，以增加其粗糙度。然而，在实际操作过
5、尽管熔射技术在增加表面粗糙度方面展现出巨大潜力，但熔射涂层的质量受众多因素的影响，包括但不限于喷射角度、速度、温度以及材料本身的性质等等，这意味着要实现高度可控的粗糙度调整并非易事。目前利用熔射工艺对器件表面进行处理的现有技术，大都只能做到表面粗糙度＜22μm的效果。对于≥22μm的粗糙度值，目前尚缺乏成熟稳定的解决方案。
6、鉴于上述问题的存在，开发一种能够在保证涂层质量的同时，有效提升表面粗糙度的新熔射工艺显得尤为迫切。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法及应用，所述熔射工艺方法通过采用特定的喷嘴与待处理表面的垂直距离，即喷嘴高度，与特定的工作气体的流量进行配合，可以使得熔射后的熔射层表面的平均粗糙度ra≥22μm，最高可达28μm以上。
2、为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，所述熔射工艺方法包括：控制熔射的喷嘴与待处理表面的垂直距离为20～35cm，控制熔射的工作气体的流量为230～400l/min，进行熔射，形成平均粗糙度ra≥22μm的熔射层。
4、熔射工艺在调整表面粗糙度方面具有独特的优势。现有技术中喷射到靶材上的熔射材料形貌过于平整不够尖锐，导致粗糙度提升困难；通过控制熔射参数，如熔融的材料的粉末颗粒尺寸、熔融温度、工作气体喷射速度、喷射方向等等，可以在较宽范围内调节涂层表面的微观结构，从而实现对表面粗糙度的有效调控。但是本专利技术发现表面粗糙度的变化并非与所有参数都呈现严格的线性关系，由于熔射参数的复杂性，各个参数之间经搭配后的实际熔射效果受到影响，无法轻易预知或精准把控粗糙度的变化。一般来说，喷嘴与处理表面的距离这个参数的作用是控制熔射材料到达材料表面的温度，如果距离太远，熔射材料到达表面的时候已经凝固了，那么熔射材料无法很好地粘附在待处理表面上；如果距离太近，那么熔射材料到达待处理表面上的时候还处于液体状态，这就无法得到较为尖锐的熔射表面了。气体流量这个参数的作用是控制熔射材料撞击到待处理表面的力，如果力太大那么熔射材料撞击到待处理表面上后形貌会变成“饼”型，那么粗糙度就会很低；如果力太小那么就无法使熔射材料很好地粘附在待处理表面上。当然气体流量也会影响熔射材料的冷却速度，所以以上两个参数必须相辅相成。而本专利技术意外发现，当喷嘴与待处理表面的垂直距离(即喷嘴高度)及工作气体的流量均控制在某一特定范围时，进行熔射后形成的熔射层的平均表面粗糙度具有出乎意料的提升，可以达到22μm以上，最高可达28μm以上的熔射效果。
5、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
6、作为本专利技术优选的技术方案，所述控制熔射的喷嘴与待处理表面的垂直距离为20～35cm，例如20cm、21cm、22cm、23cm、24cm、25cm、26cm、27cm、28cm、29cm、30cm、31cm、32cm、33cm、34cm或35cm等，优选为20～30cm，进一步优选为25～28cm，最优选为25cm，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
7、作为本专利技术优选的技术方案，控制熔射的工作气体的流量为230～400l/min，例如230l/min、240l/min、250l/min、260l/min、270l/min、280l/min、290l/min、300l/min、310l/min、320l/min、330l/min、340l/min、350l/min、360l/min、370l/min、380l/min、390l/min或400l/min等，优选为270～330l/min，进一步优选为290～310l/min，最优选为300l/min，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
8、作为本专利技术优选的技术方案，所述形成平均粗糙度ra≥22μm的熔射层，例如22μm、22.5μm、23μm、23.5μm、24μm、24.5μm、25μm、25.5μm、26μm、26.5μm、27μm、27.5μm、28μm、28.1μm、28.2μm、28.3μm或28.4μm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
9、作为本专利技术优选的技术方案，所述熔射的材料包括铝或铝合金。
10、作为本专利技术优选的技术方案，控制熔射的电压及电流以调整熔融区域的温度，使熔射的材料达到不堵塞喷嘴的粘度水平，再进行所述熔射。
11、作为本专利技术优选的技术方案，控制熔射的喷射方向与所述待处理表面的夹角为60～90°，例如60°、62°、65°、68°、70°、73°、75°、78°、80°、82°、85°、88°或90°等，优选为80～90°，进一步优选为90°，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
12、作为本专利技术优选的技术方案，控制熔射的工作气体的压力为0.5～1mpa，例如0.5mpa、0.52mpa、0.55mpa、0.58mpa、0.6mpa、0.63mpa、0.65m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，所述熔射工艺方法包括：控制熔射的喷嘴与待处理表面的垂直距离为20～35cm，控制熔射的工作气体的流量为230～400L/min，进行熔射，形成平均粗糙度Ra≥22μm的熔射层。
2.根据权利要求1所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，控制熔射的喷嘴与待处理表面的垂直距离为20～30cm，优选为25～28cm，进一步优选为25cm。
3.根据权利要求1或2所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，控制熔射的工作气体的流量为270～330L/min，优选为290～310L/min，进一步优选为300L/min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，所述熔射的材料包括铝或铝合金。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，控制熔射的电压及电流以调整熔融区域的温度，使熔射的材料达到不堵塞喷嘴的粘度水平，再进行所述熔射。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种增大表面粗糙度的熔
7.根据权利要求1所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，控制熔射的工作气体的压力为0.5～1MPa，优选为0.6～0.7MPa，进一步优选为0.8MPa。
8.根据权利要求1所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，所述熔射层的厚度为1～3mm。
9.根据权利要求1所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，所述熔射工艺方法包括：以铝或铝合金作为熔射的材料，控制熔射的电压及电流以调整熔融区域的温度，使熔射的材料达到不堵塞喷嘴的粘度水平；控制熔射的喷嘴与待处理表面的垂直距离为20～35cm，控制熔射的喷射方向与所述待处理表面的夹角为60～90°，控制熔射的工作气体的压力为0.5～1MPa，控制熔射的工作气体的流量为230～400L/min，进行熔射，形成厚度为0.01～3mm且平均粗糙度Ra≥22μm的熔射层。
10.一种金属靶材，其特征在于，所述金属靶材的表面使用权利要求1-9任一项所述的熔射工艺方法进行熔射处理。
...【技术特征摘要】
1.一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，所述熔射工艺方法包括：控制熔射的喷嘴与待处理表面的垂直距离为20～35cm，控制熔射的工作气体的流量为230～400l/min，进行熔射，形成平均粗糙度ra≥22μm的熔射层。
2.根据权利要求1所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，控制熔射的喷嘴与待处理表面的垂直距离为20～30cm，优选为25～28cm，进一步优选为25cm。
3.根据权利要求1或2所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，控制熔射的工作气体的流量为270～330l/min，优选为290～310l/min，进一步优选为300l/min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，所述熔射的材料包括铝或铝合金。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征在于，控制熔射的电压及电流以调整熔融区域的温度，使熔射的材料达到不堵塞喷嘴的粘度水平，再进行所述熔射。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种增大表面粗糙度的熔射工艺方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，苏阳能，边逸军，钟伟华，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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