The invention discloses a hollow laser inner powder composite electro deposition processing method and a device thereof, relates to the electrochemical deposition of composite material processing, belonging to the field of special machining manufacturing technology, the device will be hollow anode tube vertically arranged in the hollow laser, particles ejected from the anode, the particles are scattered into solution in laser focus laser irradiation area, plasma solution to generate high temperature and high pressure, external expansion of plasma jet impact force generated in the process of dispersed particles, the particles can be uniformly to the surface of the cathode, the cathode is captured, thus more easily into the coating, the formation of nano particles composite coating. The effect of laser shock reduces the probability of particle aggregation in the traditional composite electrodeposition process, improves the particle composition and improves the quality of the deposited layer. At the same time, the thermal effect of laser can accelerate the rate of electrochemical reaction and increase the deposition rate.
【技术实现步骤摘要】
空心激光的光内送粉复合电沉积加工方法及其装置
本专利技术涉及制造技术中的特种电沉积领域,尤其涉及到空心激光的光内送粉复合电沉积加工方法及其装置,适用于高性能复合镀层的加工。
技术介绍
复合电沉积是根据电结晶理论和弥散强化理论,通过电化学方法使一种或者数种不溶性的固体颗粒、惰性颗粒与金属离子发生共沉积,以形成复合镀层的电化学沉积技术。复合镀层相比于单相镀层具有更好的耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性等,在当今材料科学的发展中获得了广泛的关注。在复合沉积的前期准备中需要将颗粒在沉积液中均匀分散,因此在传统复合沉积之前溶液需在超声波中分散30min~60min,在沉积过程中也必须搅拌,才能保持颗粒的悬浮状态。但当溶液中颗粒数量较多时,粒子之间的范德华力超过相互之间的斥力,便会引起颗粒团聚。粒子团聚会降低镀层致密性和耐腐蚀性,降低了镀层性能。因此如何有效的让颗粒悬浮以及在加工过程中避免颗粒团聚是目前复合沉积研究的重点。关于复合电沉积中颗粒易团聚问题,国内外学者已经进行了初步的研究。中国专利“一种采用磁场辅助复合电镀的方法”,专利号CN105568348A提出:将核壳结构的磁性三氧化二铁微粒超声分散在镀液中,在磁场的作用下,分散液中的核壳结构磁性微粒吸附在阴极表面,吸附在阴极的核壳结构磁性微粒随沉积金属层厚度增加,逐步复合到金属镀层中,形成复合镀层。这种采用磁场辅助复合电镀的方法在一定程度上能够解决镀液中微粒分散的技术问题,但因核壳形磁性颗粒制造困难,因此局限性很大。激光具有强度高、能量大、相干性好等优点,将激光作用于电沉积体系有利于提高沉积速度,加快液相传质,减小浓差极化 ...
【技术保护点】
空心激光的光内送粉复合电沉积加工方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一)阴极基板(14)由夹具固定于水槽(15)中,电源(2)正负极分别与空心阳极管(16)和阴极基板(14)相连,开启电源(2);步骤二)采用空气压缩机(12)为颗粒流动提供动力,空气压缩机(12)吹出气体,气体经过颗粒储室(9),吹出颗粒,颗粒经过调节阀门(8)进入空心阳极管(16)内部;步骤三)脉冲激光依次经过负棱镜(5)、正棱镜(4)、调制成空心激光,经反射镜(3)改变光路,由聚焦透镜(7)聚焦于空心阳极管(7)下端口,一方面空心激光直接作用于下落的颗粒,将颗粒均匀打散落入水槽(15)中的溶液中,另一方面当激光聚焦区能量超过液体的击穿阈值时击穿液体,产生高温高压的等离子体,等离子体不断对外膨胀,急速推动周围的液体形成高压层,高压层在向外传播的过程中将产生等离子体冲击波,该冲击波会将落入液体中的颗粒冲散开,均匀散落到阴极表面的颗粒被阴极基板(14)捕获,弱吸附于阴极表面,颗粒均匀分布落入镀层之中,沉积层晶粒规则排列,形成沉积层。
【技术特征摘要】
1.空心激光的光内送粉复合电沉积加工方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一)阴极基板(14)由夹具固定于水槽(15)中,电源(2)正负极分别与空心阳极管(16)和阴极基板(14)相连,开启电源(2);步骤二)采用空气压缩机(12)为颗粒流动提供动力,空气压缩机(12)吹出气体,气体经过颗粒储室(9),吹出颗粒,颗粒经过调节阀门(8)进入空心阳极管(16)内部;步骤三)脉冲激光依次经过负棱镜(5)、正棱镜(4)、调制成空心激光,经反射镜(3)改变光路,由聚焦透镜(7)聚焦于空心阳极管(7)下端口,一方面空心激光直接作用于下落的颗粒,将颗粒均匀打散落入水槽(15)中的溶液中,另一方面当激光聚焦区能量超过液体的击穿阈值时击穿液体,产生高温高压的等离子体,等离子体不断对外膨胀,急速推动周围的液体形成高压层,高压层在向外传播的过程中将产生等离子体冲击波,该冲击波会将落入液体中的颗粒冲散开,均匀散落到阴极表面的颗粒被阴极基板(14)捕获,弱吸附于阴极表面,颗粒均匀分布落入镀层之中,沉积层晶粒规则排列,形成沉积层。2.根据权利要求1所述的空心激光的光内送粉复合电沉积加工方法,其特征在于,所述步骤一)中阴极基板(14)在加工前要进行打磨、除锈、去油、水洗步骤。3.根据权利要求1所述的空心激光的光内送粉复合电沉积加工方法,其特征在于,所述步骤二)中空心阳极管(16)为惰性金属阳极管,耐高温,受热不易变形,且不与溶液发生化学反应。4.根据权利要求1所述的空心激光的光内送粉复合电沉积加工方法,其特征在于,所述步骤二)中颗粒为20nm-2μm,空气压缩机(12)工作压力可调,工作时输出压力稳定。5.空心激光的光内送粉复合电沉积装置,其特征在于,包括空心激光发生系统、粉末喷射系统和电沉积加工系统;所述空心激光发生系统包括脉冲激光器(6)、正棱镜(4)、负棱镜(5)、反射镜(3)和聚焦透镜(7);所述脉冲激光器(6)发出脉冲激光依次经过负棱镜(5)、正棱镜(4)、调制成空心...
【专利技术属性】
技术研发人员:张朝阳,焦健,戴学仁,杨敬博,蒋雯,曹增辉,顾秦铭,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。