[发明专利]一种激光复合热喷涂系统和方法

权利要求书

1.一种激光复合热喷涂系统，其特征在于，包括：

待喷涂沉积涂层的基体，位于所述基体正上方且照射所述基体的脉冲激光束流系统、连续激光束流系统和热喷涂粒子束流喷枪系统；

所述脉冲激光束流系统，用于对所述基体表面发射脉冲激光束流，以清除所述基体表面的污染物和金属表面氧化膜；

所述连续激光束流系统，用于对所述基体表面发射连续激光束流，以调控热喷涂粒子束流沉积前的所述基体表面温度；

所述热喷涂粒子束流喷枪系统，用于产生喷涂沉积涂层所需要的所述热喷涂粒子束流，所述热喷涂粒子束流为熔融或半熔化状；

其中：所述脉冲激光束流、所述连续激光束流和所述热喷涂粒子束流按预设间距平行排列；

所述连续激光束流的束流整形为圆弧形或人字形光束；

利用所述脉冲激光束流按着朝着确定的扫描方向首先对所述基体的表面进行喷涂，以对所述基体的表面进行可控加热烧蚀处理，去除表面的纳米尺度的氧化膜，得到无氧化膜的金属基体或沉积涂层；

在所述脉冲激光束流喷涂完的瞬间，利用所述连续激光束流系统连续对所述基体表面上的所述脉冲激光束流刚喷涂完的区域或某个点输出一束较均匀的激光，将已沉积涂层的表面温度在喷涂粒子沉积的过程中控制在室温到材料熔点范围内的任意温度；所述任意温度为把所述基体的表面温度加热至当所述热喷涂粒子束流中的高温熔融粒子碰撞后引起所述基体表面微熔化的温度范围。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲激光束流为纳秒激光，束流功率为100W到500W的任一功率，脉冲时间为1ns～1μs，束流覆盖宽度≥25mm。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连续激光束流的功率为3kW至9kW的任一功率。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热喷涂粒子束流为金属粒子束流、陶瓷粒子束流或金属陶瓷粒子束流，通过等离子喷涂枪或超音速火焰喷枪加热加速喷涂粉末颗粒而产生。

5.根据权利要求1或4所述的系统，其特征在于，所述热喷涂粒子束流的扫描速度为50mm/s到1000m/s范围的任一速度，且束流直径＜25mm。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设间距包括所述脉冲激光束流与所述连续激光束流之间的间距，所述连续激光束流与所述热喷涂粒子束流之间的间距；

其中，所述脉冲激光束流与所述连续激光束流的中心点间距为0～5mm；

所述连续激光束流的中心点与所述热喷涂粒子束流的内边界之间的间距为0～10mm。

7.一种激光复合热喷涂方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的系统中，所述方法包括：

确定所述脉冲激光束流的扫描速度和扫描方向；

根据所述扫描速度和所述扫描方向，将所述脉冲激光束流、所述连续激光束流和所述热喷涂粒子束流按照所述预设间距依次对所述待喷涂沉积涂层的基体表面进行反复喷涂；所述连续激光束流的束流整形为圆弧形或人字形光束；

利用所述脉冲激光束流按着朝着确定的扫描方向首先对所述基体的表面进行喷涂，以对所述基体的表面进行可控加热烧蚀处理，去除表面的纳米尺度的氧化膜，得到无氧化膜的金属基体或沉积涂层；

在所述脉冲激光束流喷涂完的瞬间，利用所述连续激光束流系统连续对所述基体表面上的所述脉冲激光束流刚喷涂完的区域或某个点输出一束较均匀的激光，将已沉积涂层的表面温度在喷涂粒子沉积的过程中控制在室温到材料熔点范围内的任意温度；所述任意温度为把所述基体的表面温度加热至当所述热喷涂粒子束流中的高温熔融粒子碰撞后引起所述基体表面微熔化的温度范围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述热喷涂粒子束流以所述扫描速度和所述扫描方向移动时，所述待喷涂沉积涂层的基体表面最高加热至1500℃。