[发明专利]一种利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法及其装置

权利要求书

1.一种利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，在真空条件下，通过MOCVD在工件表面沉积金属的同时，采用纳秒激光扫描工件表面，从而使金属熔覆在工件表面上，在工件表面上形成涂层。

2.根据权利要求1所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，在真空条件下，通过MOCVD在工件表面沉积金属镍的同时，采用纳秒激光扫描工件表面，从而使金属镍熔覆在工件表面上，在工件表面上形成涂层。

3.根据权利要求1所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将工件放入真空室内，并对真空室内抽真空，再将工件加热至所需温度，恒温；

（2）再采用MOCVD在工件表面沉积金属镍，在采用MOCVD在工件表面沉积金属镍的同时，采用纳秒脉冲激光在工件表面进行扫描，使MOCVD法中沉积的金属熔覆在工件表面上，并在工件表面上形成涂层；

所述步骤2中，金属沉积采用金属有机物。

4.根据权利要求3所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，所述金属有机物为羰基镍。

5.根据权利要求3所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，所述步骤1中，将工件放入真空室内，并对真空室内抽真空，再将工件加热至所需温度，恒温，然后用纳秒脉冲激光对工件表面进行激光溅射，为步骤2中MOCVD金属沉积提供清洁的表面。

6.根据权利要求3-5任一项所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将工件放入真空室内的样品台上，并对真空室内抽真空，再将工件加热至160~200℃，保持恒温，然后用纳秒脉冲激光对工件表面进行激光溅射，为步骤2中MOCVD金属沉积提供清洁的表面；

（2）在步骤1对工件表面进行激光溅射完成后，再采用MOCVD对工件进行镍沉积，在采用MOCVD对工件进行镍沉积的同时，采用纳秒脉冲激光在工件表面进行扫描，以使MOCVD法中沉积的镍原位熔覆在工件表面上，并在工件表面上形成涂层；

所述步骤2中，镍沉积所采用的金属有机物源为羰基镍，沉积分压为1 Pa~10Pa；

所述步骤2中，采用纳秒脉冲激光在工件表面进行扫描，所采用的纳秒脉冲激光能量密度为1000 mJ/cm²~5000mJ/cm²，相邻纳秒脉冲激光在工件表面的重叠率为30%~80%。

7.根据权利要求6所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，所述步骤1中，采用纳秒脉冲激光对工件表面进行激光溅射，为步骤2中MOCVD金属沉积提供清洁的表面，其中所施加的纳秒脉冲激光能量密度为1000 mJ/cm²~5000mJ/cm²，重叠率为30%~80%。

8.根据权利要求3-7任一项所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法，其特征在于，所述步骤2中，在脉冲激光连续两次扫描工件表面的时间间隔内，MOCVD沉积的涂层的厚度为1微米以下。

9.用于权利要求1-8任一项所述利用纳秒脉冲激光熔覆制备涂层的方法的装置，其特征在于，包括真空室、设置在真空室上的透光玻璃窗口、与透光玻璃窗口相配合的激光扫描系统、与真空室相连的真空泵、用于工件加热的工件加热装置、用于检测真空室内温度的温度检测装置、通过管道与真空室内连通的金属有机物源、用于将金属有机物源中的金属有机物送入真空室内的载气源，所述载气源通过管道与金属有机物源相连，所述载气源与金属有机物源之间的管道上设置有阀门。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述载气源与金属有机物源之间的管道上还设置有质量流量计。