[发明专利]一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法

权利要求书

1.一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在去除表面油污及氧化膜的金属基板表面利用纳秒激光加工系统制备微织构；

步骤二、将步骤一所得制备微织构后的金属基板置于微弧氧化设备内，在金属表面微织构表面原位生成微米级多孔金属氧化物薄膜；

步骤三、将去除表面油污的CFRTP板材与步骤二所得金属基板待连接部位叠放固定，在一定压力下实施激光连接工艺，完成金属基板与CFRTP板材的激光连接获得强化接头。

2.根据权利要求1所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，步骤一所述去除金属基板表面油污及步骤三所述去除CFRTP板材表面油污的清理方法为对金属基板及CFRTP板材采用丙酮与酒精任意比例混合溶液超声清洗30～60s；步骤一所述去除金属基板表面氧化膜的方法为将去除表面油污的金属基板置于按体积百分含量由80％蒸馏水、15％硝酸和5％氢氟酸组成的混合酸溶液中，浸泡10～60s。

3.根据权利要求1或2所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，步骤一所述纳秒激光加工工艺为速度200～500mm/s、频率10～50kHz和功率50～100W，加工10～15次。

4.根据权利要求3所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，步骤一所述微织构为网格状、沟槽状或凹坑状微米结构；所述微米结构宽度或直径为100～800μm，所述微米结构深度为10～200μm。

5.根据权利要求4所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，步骤二所述微弧氧化工艺采用直流电源及电解质溶液构成的微弧氧化加工系统对已制备表面微织构的金属基板进行微弧氧化处理，所述直流电源的电压为350～400V，所述电解质溶液为0.5～2mol/L的磷酸溶液，微弧氧化处理的时间为室温条件下氧化5～30min。

6.根据权利要求5所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，步骤二所述金属表面微织构表面原位生成的微米级多孔金属氧化物薄膜的孔径为0.1～10μm。

7.根据权利要求6所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，步骤三所述压力为0.1～0.8MPa。

8.根据权利要求7所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，步骤三所述激光连接工艺为激光照射于金属基板表面光斑尺寸为60～300μm，激光功率为600～1500W，激光扫描速度为0.5～1.3m/min，激光偏转角度为0～30°，保护气体流速5～15L/min。

9.根据权利要求8所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，所述金属基板为钛合金、不锈钢、铝合金或镁合金中的任意一种。

10.根据权利要求9所述一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法，其特征在于，所述CFRTP板材为碳纤维增强聚醚醚酮、碳纤维增强尼龙、碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二酯或碳纤维增强聚苯硫醚中的任意一种。