[实用新型]一种固态沉积装置及固态沉积系统

说明书

本实用新型提供一种固态沉积装置及固态沉积系统，涉及冷喷涂技术领域。固态沉积装置包括机械手、固态沉积机构和用于对待喷涂基材进行温度检测的温度检测机构和用于对待喷涂基材进行预热的电磁感应加热器，电磁感应加热器、温度检测机构和固态沉积机构的喷嘴均安装于机械手上，以使三者联动并具有相同的移动轨迹和速度；其中，温度检测机构安装于固态沉积机构的喷嘴和电磁感应加热器之间。采用本实用新型提供的固体沉积装置能够对金属固态沉积过程中对基体温度进行实时控制，利用电磁感应的加热方式避免了激光辅助预热所面临的问题，有利于沉积得到界面结合强度很高的涂层。

技术领域

本实用新型涉及冷喷涂技术领域，具体而言，涉及一种固态沉积装置及固态沉积系统。

背景技术

金属固态沉积是以压缩气体(氮气、氦气、空气或混合气体等)为加速介质，携带金属固态颗粒进入拉瓦尔喷嘴内产生超音速气固两相流，当金属固态颗粒以较高的速度(大于等于其临沉积速度)碰撞基体表面，金属颗粒和基体表面材料在发生强烈的塑性变形后，材料界面便会形成大量机械咬合和微区冶金结合，经过大量金属颗粒的碰撞沉积，便会在基体表面形成金属沉积体。

金属固态沉积作为一种新兴的表面处理工程新技术，是传统热喷涂技术的重要补充之一。与气体涂层制备技术相比，金属固态沉积技术的一个显著特点是无需将喷涂颗粒加热至熔融状态，喷涂过程中颗粒不易发生氧化、烧损、相变、晶粒长大等现象。因此金属固态沉积涂层的化学成分以及显微组织结构可与原材料保持一致，尤其适用于易氧化的铝铜银等材料的涂层制备。

目前主要的预热方式是激光辅助预热，对于金、银、铜、铝、铂等纯金属及其合金，激光反射率非常高。以铜为例，对波长为1064nm激光的吸收率约在5％，反射率高达95％，会导致大量回返光，一旦回返光重新耦合到光纤里，就会打坏远端器件。而较低的激光吸收率，导致同等条件下，需要更高的激光功率，对设备的要求更高。同时，激光反射对于固态沉积装备的其他部件也有极大的影响，照射在基体上的激光，会被漫反射到固态沉积的喷嘴、冷却器、保护壳等部件，随着激光的长时间使用，相关部件温度也会逐渐积累升高，严重损害设备的使用性能和寿命，对设备的维护要求极高，如随着激光对喷嘴的加热效应，喷涂内壁温度的升高，会造成大量末颗粒的粘附，长时间工作后，喷嘴便会发生堵塞，导致整个沉积装置运行效率低下，成本大幅上升。同时激光光电转换率低(＜70％)，装备价格昂贵，也限制了其在金属固态沉积领域的应用。

鉴于激光预热基体伴随的一些列问题，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种固态沉积装置及固态沉积系统，旨在有效解决激光预热基体所带来的一系列问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种固态沉积装置，包括机械手、固态沉积机构和用于对待喷涂基材进行温度检测的温度检测机构和用于对待喷涂基材进行预热的电磁感应加热器，电磁感应加热器、温度检测机构和固态沉积机构的喷嘴均安装于机械手上，以使三者联动并具有相同的移动轨迹和速度；

其中，温度检测机构安装于固态沉积机构的喷嘴和电磁感应加热器之间。

在可选的实施方式中，电磁感应加热器的加热头包括中空金属管圈，中空金属管圈是由圆柱形金属材料自上而下盘旋形成。

在可选的实施方式中，中空金属管圈的直径为10-20mm。

在可选的实施方式中，形成中空金属管圈的圆柱形金属材料的材质为铜。

在可选的实施方式中，中空金属管圈的中心设置有永磁磁芯。

在可选的实施方式中，电磁感应加热器和固态沉积机构的喷嘴之间的间距为10-25mm。

在可选的实施方式中，固态沉积机构的喷嘴为拉法尔喷嘴。