本申請涉及微結(jié)構(gòu)加工，尤其是涉及超聲輔助射流等離子體制備涂層方法。

背景技術(shù)：

1、微弧氧化技術(shù)(micro-arc?oxidation，mao)又稱等離子體電解氧化(plasmaelectrolytic?oxidation，peo)，是一種由陽極氧化工藝發(fā)展而來的表面處理技術(shù)。對于工件的基體金屬材料，在普通陽極氧化的基礎(chǔ)上，將極間電壓由普通陽極氧化的法拉第區(qū)升高到高壓放電區(qū)，利用弧光放電增強并激活陽極上發(fā)生的反應(yīng)，產(chǎn)生微弧等離子體火花放電，依靠瞬時高溫高壓作用，原位生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層，從而對基體進行保護。然而，傳統(tǒng)的微弧氧化工藝是將工件浸入于工作液中，電解槽的存在不但限制了工件大小，而且使得對一些已經(jīng)安裝定位后的零件局部進行現(xiàn)場防護和修復(fù)難以進行。此外，這種方式產(chǎn)生的等離子體強度難以得到保證，金屬氧化物陶瓷膜層的生長速度有待提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本申請?zhí)岢鲆环N簡單方便、等離子體強度高、金屬氧化物陶瓷膜層的生長速度快的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法。

2、本申請的第一方面，提供一種超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，包括以下步驟：

3、將射流器與待加工的工件相對設(shè)置，射流器具有殼體，殼體內(nèi)形成有用于容納電解液的腔室，腔室的一端設(shè)有射流出口，使射流出口朝向工件的表面，并將工件和射流器分別連接等離子體電源；

4、在腔室內(nèi)導(dǎo)入電解液，并控制射流器超聲振動，使電解液產(chǎn)生空化氣泡，得到混合流體；

5、調(diào)節(jié)等離子體電源的電壓和占空比，使混合流體通過射流出口產(chǎn)生等離子體，并在工件的表面產(chǎn)生等離子體氧化層。

6、根據(jù)本申請實施例的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，至少具有如下有益效果：

7、本申請實施例中，將超聲空化效應(yīng)和微弧等離子體氧化方法相結(jié)合，電解液在腔室內(nèi)產(chǎn)生空化氣泡得到混合流體，而混合流體在射流出口和工件表面之間產(chǎn)生等離子體，進而在工件表面產(chǎn)生等離子體氧化層，通過超聲空化提升等離子體強度，增加氧化層的厚度。

8、在本申請的一些實施方式中，等離子體電源的電壓為250v～400v。

9、在本申請的一些實施方式中，等離子體電源的占空比為30％～60％。

10、通過控制等離子體電源的電壓以及占空比，避免電壓或占空比過低導(dǎo)致等離子體強度太差以及電壓或占空比過高導(dǎo)致出現(xiàn)等離子體熔融反而降低等離子體氧化層的厚度，影響加工效果。

11、在本申請的一些實施方式中，射流出口與工件的表面的距離為0.1mm～10mm。

12、在本申請的一些實施方式中，超聲振動的振幅不超過200μm。

13、在本申請的一些實施方式中，超聲振動的振幅不超過25μm。

14、在本申請的一些實施方式中，殼體為圓桿狀。

15、在本申請的一些實施方式中，殼體的長度為10mm～20mm，直徑為10mm～30mm。

16、在本申請的一些實施方式中，腔室沿殼體的軸向的截面形狀包括矩形、菱形和三角形中的任一種或其組合。

17、在本申請的一些實施方式中，從射流出口沿殼體的軸向的截面面積逐漸增大。

18、在本申請的一些實施方式中，通過超聲換能器使射流器發(fā)生超聲振動。

19、在本申請的一些實施方式中，工件為陽極，射流器為陰極。

20、在本申請的一些實施方式中，電解液包括鹽溶液，鹽溶液中的陽離子例如可以是鈉、鉀、鎂、鈣、鋁、鐵、鈷、鎳、銅、鋅等元素的至少一種陽離子，鹽溶液中的陽離子例如可以是鹵素離子(如氯離子、溴離子)、無機或有機的酸根離子(如硫酸根離子、硝酸根離子、磷酸根離子)等其中至少一種。鹽溶液的濃度例如可以是0.5mol/l以上，例如可以是0.5mol/l、1mol/l、1.5mol/l、2mol/l、2.5mol/l、3mol/l、3.5mol/l、4mol/l。在一些實施方式中，鹽溶液為飽和鹽溶液。在一些實施方式中，鹽溶液的濃度為其飽和濃度的50％以上，例如可以是飽和濃度的50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、100％。

21、本申請的第二方面，提供一種工件，該工件采用前述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法加工而成。

22、本申請的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，所述等離子體電源的電壓為250v～400v，和/或，所述等離子體電源的占空比為30％～60％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，所述射流出口與所述工件的表面的距離為0.1mm～10mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，所述超聲振動的振幅為0～200μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，所述超聲振動的振幅不超過25μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，所述殼體為圓桿狀，所述殼體的長度為10mm～20mm，直徑為10mm～30mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，通過超聲換能器使所述射流器發(fā)生超聲振動。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，所述工件為陽極，所述射流器為陰極。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法，其特征在于，所述電解液包括鹽溶液。

10.工件，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9任一項所述的超聲輔助射流等離子體制備涂層方法加工而成。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了超聲輔助射流加工方法和工件。該超聲輔助射流加工方法，包括將射流器與待加工的工件相對設(shè)置，使射流出口朝向工件的表面，并將工件和射流器分別連接等離子體電源；在腔室內(nèi)導(dǎo)入電解液，控制射流器超聲振動，使電解液產(chǎn)生空化氣泡，得到混合流體；調(diào)節(jié)等離子體電源的電壓和占空比，使混合流體通過射流出口產(chǎn)生等離子體，并在工件的表面產(chǎn)生等離子體氧化層。通過超聲空化提升等離子體強度，增加氧化層的厚度，等離子體氧化可以在金屬表面生成致密且均勻的陶瓷膜層，其耐磨及耐腐蝕性能也顯著優(yōu)于陽極氧化或硬質(zhì)陽極氧化膜，可顯著提升工件的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：張詩博,吳勇波,武韓強,廖志成,陳卓
受保護的技術(shù)使用者：南方科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6