[发明专利]一种旋喷一体化涂层的制备方法及装置

说明书

一种旋喷一体化涂层的制备方法及装置，属于涂层制备技术领域。包括电源及控制系统和电机，还包括靶材、电极和基体，靶材为圆盘状，电机输出端与靶材中心轴连接，用于驱动靶材做高速旋转，靶材与电源及控制系统中电源的一极连接，电极和基体与电源的另一极连接，电极为板式电极，电极斜设于靶材的切向且与靶材之间的距离可调，电极低端指向靶材，电源及控制系统中控制系统分别与靶材、电极和基体连接，用于控制靶材、电极和基体的移动，电源与电机和控制系统电连接。本发明所述装置和方法，可以一次性完成基体材料表面的粗化、涂层的制备、厚度控制和表面质量改善，适用于所有导电材料涂层的制备，操作简单、可靠、成本低。

技术领域

本发明涉及涂层制备技术领域，具体涉及一种旋喷一体化涂层的制备方法及装置。

背景技术

热喷涂是指将涂层材料加热熔化，用高速气流将其雾化成极细的颗粒，并以很高的速度喷射到工件表面，形成涂层。根据需要选用不同的涂层材料，可以获得耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、耐热等方面的一种或数种性能。

当前制备涂层常用的方法主要有：电镀、化学镀、气相沉积、热浸镀和热喷涂等，而热喷涂作为一种高效的常用涂层制备方法，主要有包括等离子喷涂、电弧喷涂和超音速火焰喷涂等方式，上述几种热喷涂方式设备成本较高，需要使用到高压气体，使用成本较高，且喷涂前需要另外一套粗化设备对基体材料进行粗化，喷涂后为获得精确的涂层厚度和较好表面质量还需要二次加工。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种旋喷一体化涂层的制备方法及装置，可以一次性完成基体材料表面的粗化、涂层的制备、厚度控制和表面质量改善。

技术方案：一种制备旋喷一体化涂层的装置，包括电源及控制系统和电机，还包括靶材、电极和基体，靶材为圆盘状，电机输出端与靶材中心轴连接，用于驱动靶材做高速旋转，靶材与电源及控制系统中电源的一极连接，电极和基体与电源的另一极连接，电极为板式电极，电极斜设于靶材的切向且与靶材之间的距离可调，电极低端指向靶材，电源及控制系统中控制系统分别与靶材、电极和基体连接，用于控制靶材、电极和基体的移动，电源与电机和控制系统电连接。

作为优选，所述靶材、基体和电极为导电材料，所述导电材料为金属单质或合金，电阻率小于1×10^-3Ω·m，所述电源为直流电源，空载电压为400V-1000V。

作为优选，所述空载电压为600V。

作为优选，所述电极为钨、钼或碳电极。

作为优选，所述电极为钨电极。

作为优选，所述高速旋转中高速为靶材外缘线速度不小于100m/s。

作为优选，所述高速旋转中高速为10000r/min，靶材直径200 mm。

基于上述装置制备旋喷一体化涂层的方法，步骤如下：

步骤一. 将靶材接电源的一极，电极和基体接电源的另一极，同时，靶材由电机带动做高速旋转；

步骤二. 涂层制备前，通过控制系统调节靶材和基体的间隙，使靶材与基体产生放电，同时通过控制系统驱动基体运动，从而在基体表面上待制备涂层区域形成离散的凹坑，完成粗化过程；

步骤三. 通过控制系统调节靶材、电极和基体的间隙，使靶材与电极产生放电并保持持续放电状态，同时驱动基体运动，使放电产生的高温将靶材对应区域的材料熔化成小液滴，熔融的液滴将在离心力的作用下牢固粘附到基体待制备涂层区域，从而形成涂层，同时，当制备的涂层超过设置的厚度时，靶材将与涂层产生放电，去除多余的涂层，最终实现精确厚度涂层的制备。

有益效果：（1）本发明提供的一种旋喷一体化涂层的制备方法和装置，能在同一套设备设备上完成前期的粗化、涂层制备和后期的涂层厚度控制及表面质量改善；