一种采用激光熔覆技术的真空设备的加工方法

技术领域

本发明涉及干燥设备技术领域，具体涉及一种采用激光熔覆技术的真空设备的加工方法。

背景技术

石墨烯锂电池行业中，对电池材料中的金属离子含量具有较高要求，一般要求不能超过50ppm，更高要求的，不能超过10ppm。

市场上常见的干燥机，包括真空干燥罐，真空干燥罐的内腔用于放置被干燥物料，通过加热真空干燥罐以使物料中的溶剂蒸发，以起到干燥效果；在干燥物料时，物料直接与金属材质的真空干燥罐内壁接触，如果用市场上常见的干燥机干燥对金属离子含量有ppm级及以上要求的物料，则会导致干燥后的物料的金属离子含量超标，进一步会影响终端产品的质量与性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过一种采用激光熔覆技术的真空设备的加工方法，按该加工工艺生产制造的真空干燥罐，适用于干燥对金属离子含量有ppm级及以上要求的物料。

为解决上述技术问题，一种采用激光熔覆技术的真空设备的加工方法，包括以下步骤：

1)对真空干燥罐的内壁进行激光熔覆处理：机器人夹持激光器并在真空干燥罐内进行作业，通过同步或预置熔覆材料的方式，将熔覆材料添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固、以在真空干燥罐的内壁形成包覆层，所述熔覆材料是碳化硅或碳化钨；

2)对所述包覆层进行填孔处理：所述包覆层上存在无数个颗粒间隙，将填孔剂填入各个颗粒间隙中并固化，所述填孔剂是聚酰亚胺、双酚A环氧树脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、或酚醛树脂。

进一步的，还包括激光熔覆的前处理工艺，所述激光熔覆的前处理工艺包括以下步骤：

1)对真空干燥罐的内壁进行喷砂处理，以去除真空干燥罐内壁的氧化层，同时增加真空干燥罐内壁的表面粗糙度，以使所述包覆层更牢固的结合在基体上；

2)对真空干燥罐进行退火处理，以消除真空干燥罐的焊接应力；由于激光熔覆处理过程中会产生高温，如果真空干燥罐上存在局部应力集中，则会使真空干燥罐产生较大的材料变形，消除真空干燥罐的焊接应力即减小了真空干燥罐在激光熔覆处理过程中产生的材料变形。

3)对真空干燥罐的内壁进行酸洗钝化处理，酸洗钝化可去除去除真空干燥罐内壁的杂质以及焊缝处的氧化皮，同时在真空干燥罐的内壁形成均匀致密的钝化膜。

4)对真空干燥罐的内壁进行洗涤和干燥处理。

进一步的，还包括填孔处理的后处理工艺，所述填孔处理的后处理工艺包括以下步骤：

1)对真空干燥罐的内壁进行机械抛光处理，以提高真空干燥罐内壁的表面光洁度，干燥物料时，可有效防止物料粘连在真空干燥罐的内壁，同时能提高真空干燥罐的传热效率和干燥效率。

进一步的，所述包覆层的厚度为0.2～0.8mm，在激光熔喷结束后，对真空干燥罐进行2～3小时的时效处理，时效处理不会引起晶相变化，且不会影响包覆层和基体间的结合力。

进一步的，喷砂处理所用的喷料是金刚砂，用金刚砂作为喷料能获得更好的喷砂效果。

进一步的，洗涤处理所用的洗涤液是清水，用清水将真空干燥罐的内壁冲洗干净后，再用碱水或石灰水冲洗中和。

进一步的，干燥处理所用的干燥气体是氮气，用氮气烘干真空干燥罐的内壁，并控制含水量小于100ppm。

本发明的有益效果：机器人夹持激光器并在真空干燥罐内进行作业，通过同步或预置熔覆材料的方式，将熔覆材料添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固、以在真空干燥罐的内壁形成包覆层，所述熔覆材料是碳化硅或碳化钨，干燥物料时，所述包覆层能有效防止物料与金属材质的真空干燥罐内壁直接接触，从而良好的控制物料中所含的金属离子含量，物料中的金属离子含量可达到ppm级及以上标准；所述包覆层上存在无数个颗粒间隙，将填孔剂填入各个颗粒间隙中并固化，所述填孔剂是聚酰亚胺、双酚A环氧树脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、或酚醛树脂，干燥物料时，所述填孔剂能有效防止物料中的溶剂渗透入颗粒间隙中并与基体接触，从而影响所述包覆层的耐腐蚀效果；因此，按本发明的加工工艺生产制造的真空干燥罐，适用于干燥对金属离子含量有ppm级及以上要求的物料。

具体实施方式

实施例1

一种采用激光熔覆技术的真空设备的加工方法，包括以下步骤：

1)对真空干燥罐的内壁进行激光熔覆处理：机器人夹持激光器并在真空干燥罐内进行作业，通过同步或预置熔覆材料的方式，将熔覆材料添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固、以在真空干燥罐的内壁形成包覆层，所述熔覆材料是碳化硅或碳化钨；

2)对所述包覆层进行填孔处理：所述包覆层上存在无数个颗粒间隙，将填孔剂填入各个颗粒间隙中并固化，所述填孔剂是聚酰亚胺、双酚A环氧树脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、或酚醛树脂。

所述熔覆材料还能是其它耐磨、耐高温、和耐腐蚀的无机非金属材料；所述填孔剂还能是其它耐磨、耐高温、和耐腐蚀的高分子材料。

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。

与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。

优选的，还包括激光熔覆的前处理工艺，所述激光熔覆的前处理工艺包括以下步骤：

1)对真空干燥罐的内壁进行喷砂处理，以去除真空干燥罐内壁的氧化层，同时增加真空干燥罐内壁的表面粗糙度，以使所述包覆层更牢固的结合在基体上；

2)对真空干燥罐进行退火处理，以消除真空干燥罐的焊接应力；由于激光熔覆处理过程中会产生高温，如果真空干燥罐上存在局部应力集中，则会使真空干燥罐产生较大的材料变形，消除真空干燥罐的焊接应力即减小了真空干燥罐在激光熔覆处理过程中产生的材料变形。

3)采用多功能酸洗钝化液对真空干燥罐的内壁进行酸洗钝化处理，酸洗钝化可去除真空干燥罐内壁的杂质以及焊缝处的氧化皮，同时在真空干燥罐的内壁形成均匀致密的钝化膜。

4)对真空干燥罐的内壁进行洗涤和干燥处理。

优选的，还包括填孔处理的后处理工艺，所述填孔处理的后处理工艺包括以下步骤：

1)对真空干燥罐的内壁进行机械抛光处理，以提高真空干燥罐内壁的表面光洁度，干燥物料时，可有效防止物料粘连在真空干燥罐的内壁，同时能提高真空干燥罐的传热效率和干燥效率。

优选的，所述包覆层的厚度为0.2～0.8mm，在激光熔喷结束后，对真空干燥罐进行2～3小时的时效处理，时效处理不会引起晶相变化，且不会影响包覆层和基体间的结合力。

优选的，喷砂处理所用的喷料是金刚砂，用金刚砂作为喷料能获得更好的喷砂效果；所述喷料还能是铜矿砂、石英砂、铁砂、或海南砂。

优选的，洗涤处理所用的洗涤液是清水，用清水将真空干燥罐的内壁冲洗干净后，再用碱水或石灰水冲洗中和。

优选的。干燥处理所用的干燥气体是氮气，用氮气烘干真空干燥罐的内壁，并控制含水量小于100ppm；干燥处理所用的干燥气体还能是空气。

由上表可知，按本发明的加工方法制造的干燥机，烘干得到的石墨烯锂电池材料中所含的金属离子含量在10-20ppm之间；用市场上常见的干燥机，烘干得到的石墨烯锂电池材料中所含的金属离子含量达不到ppm级要求且明显超标。

本发明的有益效果：机器人夹持激光器并在真空干燥罐内进行作业，通过同步或预置熔覆材料的方式，将熔覆材料添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固、以在真空干燥罐的内壁形成包覆层，所述熔覆材料是碳化硅或碳化钨，干燥物料时，所述包覆层能有效防止物料与金属材质的真空干燥罐内壁直接接触，从而良好的控制物料中所含的金属离子含量，物料中的金属离子含量可达到ppm级及以上标准；所述包覆层上存在无数个颗粒间隙，将填孔剂填入各个颗粒间隙中并固化，所述填孔剂是聚酰亚胺、双酚A环氧树脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、或酚醛树脂，干燥物料时，所述填孔剂能有效防止物料中的溶剂渗透入颗粒间隙中并与基体接触，从而影响所述包覆层的耐腐蚀效果；因此，按本发明的加工工艺生产制造的真空干燥罐，适用于干燥对金属离子含量有ppm级及以上要求的物料。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理前提下，还可作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。