一种细长管件内壁电火花沉积涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种细长管件内壁电火花沉积涂层的方法，属于材料表面工程领域。本发明专利技术采用细长管件内壁电火花沉积涂层装置进行放电沉积，涂层装置由电火花旋转电极枪、细长金属导管、丝束电极组成；电火花旋转电极枪连接细长金属导管，细长金属导管端头接有丝束电极，产品细长管件内壁沉积涂层时将丝束电极伸入细长管件内孔，电极枪通过金属导管驱动丝束电极在细长管内旋转，电极丝随着电极的转动与管件内壁接触产生电火花放电沉积。该方法通过采用柔性丝束电极替代传统硬质棒状电极，控制丝束电极旋转实现连续电火花放电，可实现细长管内壁电火花沉积涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种细长管件内壁电火花沉积涂层的方法
本专利技术涉及一种细长管件内壁电火花沉积涂层的方法，属于材料表面工程领域。
技术介绍
在机械、化工以及国防科技工业中，有大量的管状、筒状工件需要进行表面处理，然而其内表面的功能化涂层问题一直是表面工程领域的一个技术难题。电镀铬层是细长管内孔防护的有效途径，铬熔点高达到1860℃且具有较高的化学稳定性，可以取得较好的耐磨、抗腐蚀效果。但电镀硬铬存在致命的缺点，如铬酸浓度高、含六价铬废水和废气，严重污染环境和危害人体健康，是被列为淘汰的高污染工艺。电火花沉积过程不会产生有毒的、污染环境的物质，有利于可持续发展，是一种具有广泛发展前景的表面工程改性技术。通过电火花沉积技术，选择不同的电极材料，在各类的基体表面制备各异性能的涂层，能够提高工件表面的抗腐蚀能力、高温氧化性能、摩擦磨损等优良性能。电火花沉积热量输入小、对基体热影响和变形小，涂层与基体结合牢固、不易剥落，有望成为细长管件内壁强化的新途径。但目前电火花沉积普通采用硬质金属棒作为电极，如图1所示，受电极倾角限制(为了形成连续产生电火花放电，需保证电极与工件夹角为30°～70°)，难以实现细长管内部表面电火花沉积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种细长管件内壁电火花沉积涂层方法，通过采用柔性丝束电极实现细长管内壁电火花沉积涂层，解决传统硬质棒状电极由于电极倾转角的限制无法实现细长管件内孔电火花沉积涂层的问题。本专利技术的技术方案如下：一种细长管件内壁电火花沉积涂层方法，其特征在于，采用细长管件内壁电火花沉积涂层装置进行放电沉积，涂层装置由电火花旋转电极枪、细长金属导管、丝束电极组成，电火花旋转电极枪连接细长金属导管，细长金属导管端头接有丝束电极，丝束电极结构如图2所示。产品细长管件内壁沉积涂层时将丝束电极伸入细长管件内孔，电极枪通过金属导管驱动丝束电极在细长管内旋转，电极丝随着电极的转动与管件内壁接触产生电火花放电沉积。进一步地，所述细长金属导管端头设有金属套筒，细长金属导管通过连接套与金属套筒连接，金属套筒上固植有金属丝束，构成毛刷状丝束电极；金属套筒上带有狭缝，从金属导管通入的气体如惰性保护氩气等，可由狭缝流出。下面对本专利技术的技术方案进行说明：电火花沉积时，如图3所示，将丝束电极伸入管件内孔，电极枪通过金属导管驱动丝束电极在产品细长管件内旋转，电极丝随着电极的转动与细长管件内壁接触产生电火花放电沉积。丝束电极电火花放电沉积是众多电极丝共同作用的结果，为方便说明，取一根电极丝对其原理进行进一步说明，丝束电极电火花放电沉积过程示意图如图4所示。在管件内壁电火花沉积时，丝束电极也在沉积枪的带动下旋转，逐渐接近管件内壁(图4a)；当电极丝达到或小于放电间隙时，极间介质被击穿，电火花放电将金属丝材料熔渗沉积到管件表层(如图4b)；电极继续转动，电极丝和工件内表面接触，出现短暂的短路，随后电极丝会随电极转动而弯曲，在工件表面滑动，在此过程中通过电极丝的短路电流将有利于工件表面电极材料的熔化沉积(如图4c、d)；随着电极的旋转，电极丝与工件表面脱离接触，在极短的时间内结束短路状态；随后，电极丝和工件表面之间的距离又进入放电间隙之内，电极丝和工件表面又恢复火花放电状态(如图4e)；电极丝随电极继续转动与工件表面远离，脱离接触，解除放电状态(如图4f)，为进行下一轮的放电准备。丝束电极是由密集众多的电极丝组成，电极丝随着电极的转动，重复靠近、放电、短路、脱离过程，共同作用从而在工件表面形成了连续均匀放电。旋转的丝束电极金属丝与工件表面接触，可对沉积表面还有研磨和抛光的效果，可改善沉积层表面质量。需要说明的是本专利技术提供的丝束电极电火花处理方法并不局限于管件内壁的电火花沉积涂层，也可适用于平面工件、弯曲弧面及管件外表面的涂层电火花沉积。本专利技术通过采用柔性丝束电极替代传统硬质棒状电极，控制丝束电极旋转实现连续电火花放电，实现细长管内壁电火花沉积涂层。附图说明图1为现有技术旋转硬质电极电火花沉积示意图，其中：图1(a)为旋转硬质电极电火花沉积简图，图1(b)为旋转硬质电极对管件进行电火花沉积，受电极倾角限制无法实现细长管内部表面电火花沉积；图2为本专利技术采用的电火花沉积丝束电极结构图；其中：1旋转电极枪、2细长金属导管、3丝束电极、4细长管件图3为本专利技术丝束电极结构图；其中：2细长金属导管、5金属丝束、6狭缝、7气体；图4为本专利技术丝束电极电火花放电沉积过程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。采用市售DZ4000D型电火花沉积电源，电火花旋转电极枪夹持直径为8毫米的细长钢管，钢管端头接有丝束电极，钢管通过连接套与直径12毫米的钢筒相连接，金属套筒上固植有Stellite6合金金属丝束，构成毛刷状丝束电极。将毛刷丝束电极伸入长度为1m直径为30毫米的管件内孔，启动电火花电源，设置沉积功率为2000W，电极枪通过金属导管驱动丝束电极在细长管内旋转，电极旋转速度为2000转/min，电极丝随着电极的转动与管件内壁接触产生电火花放电沉积。最终在30毫米管件内壁均匀沉积了平均厚度为80微米的Stellite6合金涂层。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细长管件内壁电火花沉积涂层的方法，其特征在于，采用细长管件内壁电火花沉积涂层装置进行放电沉积，涂层装置由电火花旋转电极枪、细长金属导管、丝束电极组成；电火花旋转电极枪连接细长金属导管，细长金属导管端头接有丝束电极，产品细长管件内壁沉积涂层时将丝束电极伸入细长管件内孔，电极枪通过金属导管驱动丝束电极在细长管内旋转，电极丝随着电极的转动与管件内壁接触产生电火花放电沉积。

【技术特征摘要】
1.一种细长管件内壁电火花沉积涂层的方法，其特征在于，采用细长管件内壁电火花沉积涂层装置进行放电沉积，涂层装置由电火花旋转电极枪、细长金属导管、丝束电极组成；电火花旋转电极枪连接细长金属导管，细长金属导管端头接有丝束电极，产品细长管件内壁沉积涂层时将丝束电极伸入细长管件内孔，电极枪通过金属导管驱动丝束电极在细...

【专利技术属性】
技术研发人员：连勇，张津，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11