[發明專利]一種提高界面結合力的激光表面處理工藝

在審

• 申請號: 201910247798.2
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110052714A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 周文廣;戴峰澤;周建忠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種提高界面結合力的激光表面處理工藝，屬激光加工技術領域。主要步驟包括：工件經過清洗后，采用脈沖激光束在工件表面制造系列微盲孔，該微盲孔由角度互補且相互對稱的傾斜盲孔構成，然后對工件表面涂覆涂層。涂層材料將滲入到微盲孔內部，由于微盲孔具有對稱的傾斜角度，可以在多個方向上阻止涂層材料從工件表面剝離，從而大幅度延長涂層的使用壽命。本發明可應用于材料表面的超音速火焰噴涂、電鍍以及涂漆等。

技術領域

本發明涉及一種提高界面結合力的激光表面處理工藝，具體為一種利用脈沖激光對待處理表面進行毛化處理，然后再對表面進行涂覆，屬激光加工技術領域。

背景技術

為了提高產品的耐磨、耐高溫、耐腐蝕涂層與基體的界面結合能力，通常會在涂覆功能涂層之前對基體表面進行毛化，通過改變表面形貌以及粗糙度等從而提高功能涂層與基體的界面結合強度，從而延長功能涂層的使用壽命。當前的人工打磨和機械打磨方法在基體表面獲得的毛化效果有限，很難達到涂層越來越高的使用要求。激光表面微織構作為一種新型的表面處理技術，具有無接觸、優良的表面織構控制能力等，非常適合作為一種毛化技術來應用于生產。然而，當前激光表面微織構技術對界面結合強度的提升效果仍然有限，需要進一步改善毛化工藝，從而提高涂層與基體之間的界面結合強度。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種提高界面結合力的激光表面處理工藝，來有效提高處理表面與界面結合強度。

為了解決以上技術問題，本發明采用的具體技術方案如下：

一種提高界面結合力的激光表面處理工藝，其特征在于，由以下步驟組成：

步驟一：對工件進行清洗，以去除表面污物和氧化層；

步驟二：使用脈沖激光束掃描工件表面，使工件獲得具有特定織構的表面，具體為：脈沖激光束掃描工件表面的每一行中傾斜盲孔的法線與工件表面的夾角θ相同，設置3d振鏡系統以不同θ角度：75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°依次掃描的連續7行作為一次循環，多次循環掃描整個工件表面，在工件表面獲得一組對稱角度多次循環的傾斜盲孔。

步驟三：用涂層對工件表面進行涂覆并自然晾干。

步驟一中，清洗采用清洗激光器對工件進行清洗，功率密度20KW/mm²，重復頻率為100KHZ，所發出的脈沖激光束脈寬為10ns，為光纖激光，波長1064nm，掃描速度為1.5m/s，光斑直徑為100μm，行間距為80μm。

步驟二中，所述的脈沖激光束的脈寬范圍為10～240ns，波長為1064nm，最大功率密度為10KW/mm²，掃描速度范圍0.5～4.5m/s，光斑直徑d1為30～60μm。

所述獲得的傾斜盲孔深度h為60～100μm，相同角度θ的一行中相鄰傾斜盲孔之間距離d2為60～150μm，相鄰不同角度θ的行間距d3為60～150μm。

本發明具有的有益效果：用脈沖激光在工件表面加工出一系列角度互不相同的傾斜微盲孔，使后續的涂覆材料可以滲入到微盲孔內部，由于微盲孔具有一定深度、且傾角不斷變化，可以在多個方向上阻止涂層材料從工件表面剝離，從而大幅度提高涂層與工件表面的界面結合強度，延長涂層的使用壽命；所述方法工藝簡單、操作方便、效率高、能耗少、成本低、綠色環保,且工藝參數容易控制,易于實現工業應用。

附圖說明

圖1是激光表面處理示意圖。

單次循環中一列光束分布，圖中包括：1脈沖激光束；2工件。

圖2是單次循環掃描工件表面的涂層涂敷效果。

圖中包括：2工件；3傾斜盲孔；4涂層。

圖3是工件表面激光單次循環掃描路徑。