[发明专利]一种高效率制备高性能涂覆层的方法及装置

权利要求书

1.一种高效率制备高性能涂覆层的方法，其特征在于，首先在待处理工件的表面采用激光刻蚀出微结构阵列，然后利用超高速激光熔覆技术或超高速激光-感应复合熔覆技术在刻蚀有微结构阵列的工件表面沉积熔覆层，以此实现高性能涂覆层的高效率制备。

2.如权利要求1所述的高效率制备高性能涂覆层的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1对待处理工件的表面进行预处理，在预处理后的工件表面激光刻蚀出微结构阵列；

S2清洗工件表面，利用超高速激光熔覆技术或超高速激光-感应复合熔覆技术在刻蚀有微结构阵列的工件表面沉积熔覆层，以此高效率制备与工件表面结合强度高的高性能涂覆层。

3.如权利要求2所述的高效率制备高性能涂覆层的方法，其特征在于，步骤S1中，采用准连续激光在工件表面实现微结构阵列的激光精密刻蚀。

4.如权利要求2或3所述的高效率制备高性能涂覆层的方法，其特征在于，激光刻蚀时，激光输出波长为1064nm；激光平均输出功率为20W～1000W，优选为20W～100W；激光脉冲频率为1Hz～10KHz，优选为5Hz～5KHz；激光脉冲宽度为0.05ms～5ms，优选为0.1ms～3ms；激光扫描速度为10mm/s～5000mm/s，优选为10mm/s～500mm/s。

5.如权利要求2-4任一项所述的高效率制备高性能涂覆层的方法，其特征在于，激光刻蚀时，激光束的扫描路径为点阵、平行线、交叉线或者交叉曲线形式，微结构阵列为离散凹坑、线状沟槽、网格状沟槽或交叉曲线状沟槽。

6.如权利要求5所述的高效率制备高性能涂覆层的方法，其特征在于，所述离散凹坑、线状沟槽或网格状沟槽中的各凹坑或沟槽单元的直径或宽度d设计为10μm～1000μm，优选为50μm～1000μm；深度h设计为30μm～1000μm，优选为50μm～500μm；两相邻单元的间距s设计为1.5d～3d，优选为1.5d～2d。

7.如权利要求2-6任一项所述的高效率制备高性能涂覆层的方法，其特征在于，步骤S2中，采用超高速激光熔覆工艺进行熔覆层的沉积，沉积时激光束斑与粉末束流在工件上方充分作用，以将合金粉末加热至熔滴或半熔滴态，同时部分激光束能量作用于工件的微结构阵列表面形成微熔池，而加热至熔滴或半熔滴态的合金粉末则以液体或半固体形式喷射于微熔池，冷却凝固得到与工件呈冶金结合的熔覆层；优选的，激光束斑直径为0.5mm～5mm，优选为1mm～3mm；激光功率为1kW～15kW，优选为1kW～8kW；激光加工速度为10m/min-250m/min，优选为20m/min～150m/min；送粉气流量为2L/min～15L/min，优选为5L/min～15L/min；保护气流量为5L/min～25L/min，优选为8L/min～20L/min；送粉量为10g/min～300g/min，优选为20g/min～200g/min；搭接率为40％～90％，优选为60％～80％。