一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法。首先，利用夹具将与待制备涂层材料的晶格常数和点阵常数相同或相近的多根电极丝固定，并通过夹具的旋转带动电极丝旋转；同时电极丝和基体材料分别接脉冲电源的两极；当电极丝与基体材料之间的距离达到放电间隙时，电极丝将与基体材料产生放电，在基体表面产生许多放电凹坑；同时部分电极丝被熔化而牢固镶嵌在基体表面；最后在基体材料表面制备涂层。此方式不仅能在基体表面形成粗化层，增加基体与涂层的接触面积，而且在基体表面镶嵌了与涂层材料晶格常数和点阵常数相同或相近的材料，结合力将进一步提高。本发明专利技术操作方面，成本低，可实现各种导电材料涂层的制备。

A Method of Improving Coating Binding Force Based on Spark Discharge

The invention relates to a method for improving coating adhesion based on electric spark discharge. Firstly, the fixture is used to fix a number of electrode wires with the same or similar lattice and lattice constants of the coating material to be prepared, and the fixture rotates to drive the electrode wires to rotate; at the same time, the electrode wires and the matrix materials are connected to the two poles of the pulse power supply separately; when the distance between the electrode wires and the matrix material reaches the discharge gap, the electrode wires will discharge with the matrix material, and then discharge with the matrix material. There are many discharge pits on the surface. At the same time, some electrode wires are melted and firmly embedded on the surface of the matrix. Finally, the coating is prepared on the surface of the matrix material. This method can not only form a coarsening layer on the surface of the substrate, increase the contact area between the substrate and the coating, but also insert the same or similar material as the lattice constant and lattice constant of the coating material on the surface of the substrate, and the binding force will be further improved. The invention has the advantages of low cost and can realize the preparation of various conductive material coatings.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法
本专利技术涉及涂层制备领域，尤其涉及一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法。
技术介绍
在涂层制备领域，涂层与基体的结合力是影响涂层使用性能最重要的指标。一般涂层失效的主要形式表现为涂层开裂和脱落。而产生上述失效形式的主要原因在于涂层与基体之间的结合力不足。提高涂层结合力的方式主要有：1）增加接触面积，采用机械方法或电化学刻蚀方法增大金属基体表面粗糙度，也能提高结合力；2）采用最小错配，当基体与涂层晶格常数和点阵常数越接近，二者在结合的时候匹配度越高，结合力越好；3）涂层梯度生长可通过控制参量的变化，使涂层达到梯度生长的效果，可有效改善涂层成分的突变带来的应力变化，极大减小涂层的残余应力，有利于提高涂层与基体的结合力；4）加入塑型中间层。通涂层单纯的包含涂层与基体两部分，当二者特性不匹配时，基体到涂层之间材料性质的突变，导致涂层与基体的结合力大大降低，引入过渡层（中间层），可减小由材料突变带来的应力变化，提高结合力。本专利技术利用电火花放电的方式，其不仅能在基体表面形成粗化层，增加涂层与基体材料的接触面积，同时电极丝材料将以离散的方式镶嵌在基体材料表面，当选用与涂层晶格常数和点阵常数的电极丝材料时，能进一步提高涂层结合力。
技术实现思路
本专利技术针对当前涂层结合力不足的情况，提出了一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法，采用与涂层材料晶格常数和点阵常数相同或相近电极丝，利用电火花放电的方式在基体材料表面形成密集的放电凹坑，增加接触面积；同时能在基体表面牢固镶嵌电极丝材料，并在处理后的基体表面制备涂层，采用此方法能有效提高涂层的结合力。为达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法。其特征在于：1）利用夹具将与待制备涂层材料晶格常数和点阵常数相同或相近的多根电极丝固定，并通过电机带动夹具旋转，从而带动电极丝旋转；2）电极丝和基体分别接脉冲电源的两极，当电极丝与基体之间的距离达到放电间隙时，电极丝将与基体产生放电，从而在基体表面产生许多放电凹坑，可增加基体与涂层的结合面积，同时部分电极丝被熔化而牢固镶嵌在基体表面，从而在基体表面密集分布着与基体材料牢固结合的离散电极丝材料；3）去除基体表面的杂质，在基体表面制备涂层。所述的电极丝的直径为0.01mm~1mm；所述的脉冲电源的电压为10V~100V，峰值电流为0.1A~50A；占空比为1%~100%；所述的电极丝的旋转速度为10rmp~1000rpm；所述的电极丝材料和基体材料的电阻率均小于1Ω•cm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:1．本专利技术提供的一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法，操作方便，成本低，适用于大面积涂层结合力的改善，当采用惰性气体保护时，能避免氧化的产生；2．本专利技术提供的一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法，在实现增加涂层和基体接触面积的同时，能在基体表面添加与涂层材料晶格常数和点阵常数相同或者接近的材料，从而进一步提高结合力；3．本专利技术提供的一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法，适用范围广，能运用于各种导电涂层结合力的提高。附图说明图1为基体表面镶嵌电极丝材料的原理图图中，1.电机，2.夹具，3.电极丝，4.基体，5.脉冲电源。具体实施方式实施例下面结合附图1对本专利技术做进一步详细描述：一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法，包括以下步骤：1.以45钢为基体(4)，对其表面进行抛光和打磨，并清洗干净；2.电极丝(3)选用直径为0.1mm的铜丝，将其固定在夹具(2)上，同时通过电机(1)带动夹具(2)旋转，最终带动电极丝(3)以200rpm的转速旋转；3.将频率为1KHz、开路电压为40V、峰值电流为2A、占空比为50%的脉冲电源(5)的负极通过夹具(2)给电极丝(3)进电，正极接基体(4)，同一区域放电持续时间为30s；4.利用超声清洗机去除基体(4)表面的杂质，并利用真空烘箱烘干；5.采用电镀的方式，在处理过的基体(4)表面实现铜涂层的制备，厚度为30μm。对最终的镀层进行拉伸剥离实验，测试涂层结合力。测试结果表明，在相同条件下，利用本专利技术提供的方法获得的涂层结合力提高20%以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法，其特征在于：1）利用夹具(2)将与待制备涂层材料晶格常数和点阵常数相同或相近的多根电极丝(3)固定，并通过电机(1)带动夹具(2)旋转，从而带动电极丝(3)旋转；2）电极丝(3)和基体(4)分别接脉冲电源(5)的两极，当电极丝(3)与基体(4)之间的距离达到放电间隙时，电极丝(3)将与基体(4)产生放电，从而在基体(4)表面产生许多放电凹坑，可增加基体(4)与涂层的结合面积，同时部分电极丝(3)被熔化而牢固镶嵌在基体(4)表面，从而在基体(4)表面密集分布着与基体(4)材料牢固结合的离散电极丝(3)材料；3）去除基体(4)表面的杂质，在基体(4)表面制备涂层。

【技术特征摘要】
1.一种基于电火花放电的提高涂层结合力的方法，其特征在于：1）利用夹具(2)将与待制备涂层材料晶格常数和点阵常数相同或相近的多根电极丝(3)固定，并通过电机(1)带动夹具(2)旋转，从而带动电极丝(3)旋转；2）电极丝(3)和基体(4)分别接脉冲电源(5)的两极，当电极丝(3)与基体(4)之间的距离达到放电间隙时，电极丝(3)将与基体(4)产生放电，从而在基体(4)表面产生许多放电凹坑，可增加基体(4)与涂层的结合面积，同时部分电极丝(3)被熔化而牢固镶嵌在基体(4)表面，从而在基体(4)表面密集分布着与基体(4)材料牢固结合的离散电极丝(3)材料；3）去除基体(4)表面的杂质，在基体(4)表面制备涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，曹中炫，胡安锴，唐修宏，刘麟，杨璐，乔鼎，吴泽昊，傅政熠，白存尧，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32