[发明专利]海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的装置和方法

权利要求书

1.海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的装置，其特征在于：按照激光发射的方向依次包括激光系统、光学系统、送丝系统、气体保护系统和工作台；光学系统能够把激光系统发出的激光聚焦成圆形激光束，送丝系统包括丝盘、送丝滚轮和送丝铜导管，丝盘上的铝丝通过送丝滚轮送入送丝铜导管中，直至激光聚焦处，气体保护系统包括气帘室和喷嘴，在激光系统的激光头底端连接有气帘室，气帘室的底端连接有喷嘴，为同轴设置，激光头内设有激光束通道，气帘室、喷嘴的中间均设有与激光束通道相对应的气帘室通道和喷嘴通道；工作台上安装有工件，位于激光聚焦处的前方。

2.如权利要求1所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的装置，其特征在于：送丝系统的丝盘、送丝滚轮和送丝铜导管都是安装在一个水平的工作台面上，工作台上的工件距离激光聚焦处的距离或者说工作台或工件与气体保护装置最底端喷嘴的距离根据气体保护装置中喷嘴吹出的保护气的速度和铝液冷却速度决定。

3.如权利要求2所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的装置，其特征在于：工件距离激光聚焦处或者说工作台或工件与气体保护装置最底端喷嘴的距离在10-15mm。

4.如权利要求1所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的装置，其特征在于：所述的光学系统为F7卡斯格林光学系统，能够把激光系统发出的激光聚焦成圆形激光束聚焦成3-5mm的圆形激光束。

5.海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）在喷涂前对工件进行喷砂预处理除去表面铁锈和杂质；

（2）将铝丝盘装入送丝系统，将送丝系统与激光头分别固定；加工时，激光束经过F7卡斯格林光学系统聚焦至一点，同时铝丝通过送丝滚轮和送丝铜导管被送至激光聚焦处，并被瞬间加热至液态，气体保护系统将气帘室中的氩气保护气通过喷嘴吹出，在将液态铝雾化的同时有效的隔绝铝合金高温涂层与空气接触，防止涂层的氧化；气体保护系统采用同轴吹气装置，随激光头做任意方向的运动；

（3）激光头在加工时位置保持不变，三坐标液压工作台带动工件在Z-Y面做S型往复运动，在工件表面喷涂一层铝涂层，再次回到原点重复喷涂直至达到规定厚度；喷涂后涂层存孔隙，喷涂结束后将工件放入加热炉中进行热扩散，热扩散温度控制在430-450℃，最后用沸水法封住涂层孔隙，制获得高耐蚀铝涂层。

6.如权利要求5所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的方法，其特征在于：所述铝丝选用铝线材降低氧化率，铝线材6061为半硬态，直径为3 mm，纯度>99.5%。

7.如权利要求5所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的方法，其特征在于：所述氩气保护气的流速在0.617-1.59g/s，冷却速度在10³-10⁶K/s。

8.如权利要求5所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的方法，其特征在于：所述激光加工的具体工艺参数为：激光功率4KW-5KW，光斑直径3-5mm。

9.如权利要求5所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的方法，其特征在于：所述工件为板状工件，其移动速率即相当于激光扫描速率，控制在50-60mm/s，移动距离即为工件加工方向的长度，最高可达到145-155mm；一次喷涂时间即为工件长度/移动速率，该喷涂方法一次可在工件表面形成100-200μm厚、宽度为45-55mm的铝涂层。

10.如权利要求5所述的海洋平台用钢激光热喷涂铝涂层防海水腐蚀的方法，其特征在于：所述热扩散的时间为20min；所述规定厚度为100-500μm。