[發明專利]一種鈦合金微弧氧化涂層的局部修復裝置及方法

在審

• 申請號: 202011221964.0
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112410847A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 吳國龍;王曄;姚建華
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本發明公開了一種鈦合金微弧氧化涂層的局部修復裝置及方法，可用于修復中大型鈦合金工件表面受損的微弧氧化涂層；首先利用激光清洗技術對失效區域殘余的膜層進行清除，再通過選區微弧氧化技術在已清洗區域上制備出一層新的涂層從而完成微弧氧化涂層的修復；本發明經濟、環保，真正意義上實現激光清洗和微弧氧化的同步復合處理，擺脫了傳統浸入式微弧氧化中電解槽對工件尺寸的束縛，并且通過激光清洗可改善材料表面狀態，提高后續新制備微弧氧化涂層的結合力，同時流動的電解液可及時帶走激光清洗所去除下的材料和降低激光清洗對基材的損傷。

技術領域

本發明公開了一種鈦合金微弧氧化涂層的局部修復裝置及方法，涉及激光清洗和微弧氧化技術，可用于中大型鈦合金工件表面受損微弧氧化涂層的修復。

背景技術

微弧氧化，是一種工藝簡單、高效、綠色環保的新型表面處理技術。它是通過電解液與相應參數的組合，在鎂、鋁、鈦等有色金屬及其合金表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用，原位生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷涂層。涂層與基體結合力強，韌性高，結構致密，并具有良好的耐磨、耐蝕、抗高溫沖擊和耐高壓絕緣等特性。因此，微弧氧化技術在航空、航天、汽車、電子、醫療、民用等領域都得到了許多的應用。但是在實際工作環境下，微弧氧化涂層必然發生損傷，從而對工件產生傷害，影響工件的使用。因此，及時有效修復受損傷的微弧氧化涂層，對防止和延緩工件的失效，保證工件的安全使用有著重要的工程實踐意義。然而，目前工件往往都是當損傷深度超過其微弧氧化涂層厚度或已被損傷基材才被迫拆卸下進行修復或更換。但是從防護的角度出發，在涂層損傷的前期，就對微弧氧化涂層進行修復，這對減緩失效的發生和延長工件的使用壽命有著重要的意義。

要實現輕度損傷微弧氧化涂層失效區域的局部修復，就需完成殘余涂層的去除和新涂層的生長這兩道工藝。對于殘余涂層的局部去除，可采用激光清洗技術實現，它是基于激光與物質相互作用的一種新技術，通過低平均功率、高峰值功率、短脈沖激光作用于工件，使得表面污物、銹蝕或涂層吸收激光發生瞬間蒸發或剝離，從而達到清除表面污物的目的。相比于傳統的清洗方法，激光清洗具有非接觸、基材無損傷、精確清洗、“綠色”環保以及可在線等優點。然而，對于新涂層的生長，現有的大部分微弧氧化工藝往往都要將工件完全浸入到電解液當中，這就難以實現微弧氧化涂層的局部生長。因此，本發明在改進微弧氧化裝置和工藝的基礎上，結合激光清洗技術提出了一種微弧氧化涂層的局部修復方法及裝置，可實現輕度損傷微弧氧化涂層失效區域的局部修復，延長涂層的使用壽命。

發明內容

本發明提供了一種鈦合金微弧氧化涂層的局部修復裝置及方法，可實現涂層局部去除和涂層選區生長的同步加工。首先利用激光清洗技術對失效區域殘余的膜層進行清除，再通過選區微弧氧化技術在已清洗區域制備一層新的微弧氧化涂層從而完成涂層的修復。

本發明的技術方案如下：

一種鈦合金微弧氧化涂層的局部修復裝置，所述裝置包括：泵、儲存槽、電源、不銹鋼管、收集槽、掃描振鏡、激光器；所述不銹鋼管下方設有絕緣套，并且不銹鋼管與泵、儲存槽、收集槽依次連通，所述電源的正極與工件相連，負極與不銹鋼管相連，所述掃描振鏡與激光器連接；

其中，依次連通的不銹鋼管、泵、儲存槽、收集槽用于電解液的循環；所述不銹鋼管用于微弧氧化加工的陰極；所述絕緣套的尺寸根據不銹鋼管的加工距離進行調整，用于防止不銹鋼管和工件之間短路和控制材料表面電解液液面厚度；所述掃描振鏡用于控制激光的運動以完成激光清洗工藝；

進一步，

所述不銹鋼管材料為316L，直徑為8mm，孔徑為1-5mm；

所述激光器為納秒激光器，激光器光斑為74μm。

本發明還提供了利用所述裝置進行鈦合金微弧氧化涂層局部修復的方法，具體步驟為：

(1)確定微弧氧化涂層失效部位，利用渦流測厚儀測量膜層殘余厚度，以此確定激光清洗工藝參數；