[发明专利]一种利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法及装置

权利要求书

1.一种利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法，在激光和电化学反应复合作用下对工件(11)进行修复；其特征在于，将工具阳极(8)置于工件(11)内部中心，工具阳极(8)与工件(11)保持一定间隙，激光束(7)聚焦在工件(11)外表面，实现内壁的定域修复。

2.根据权利要求1所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法，其特征在于，所述工具阳极(8)与工件(11)可相对旋转。

3.根据权利要求1所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法，其特征在于，所述工具阳极(8)为螺旋结构。

4.根据权利要求1所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法，其特征在于，所述工件(11)为热导率良好的导体或半导体材料。

5.根据权利要求1所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法，其特征在于，通过调节激光能量的时空分布和电化学参数，可实现工件(11)内表面电沉积或者外表面抛光或者内表面电沉积和外表面抛光同时进行，并可区别控制电沉积或者/和抛光的加工速率。

6.根据权利要求1所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法，其特征在于，所述工件(11)为中空回转体。

7.根据权利要求1至6任一项所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一：根据待修复区域图形绘制运动路径模型，优化后导入计算机(1)；

步骤二：对工件(11)内外表面进行预处理；

步骤三：工具阳极(8)与直流脉冲电源(10)正极相连，工件(11)与直流脉冲电源(10)负极相连；

步骤四：使工件(11)内表面和工具阳极(8)均浸没在沉积液(19)中，通电后，工件(11)与工具阳极(8)形成电化学回路，开启蠕动泵(3)，保证电化学反应发生时沉积液(19)的浓度均匀；

步骤五：激光器发出的激光束(7)经聚焦辐照在工件(11)外表面，激光产生的热量通过热传导到达工件(11)内表面待修复区域，利用激光扫描背向区域局部热效应诱导工件(11)背面区域发生定域电沉积，除背面区域外的其余内壁区域不发生电化学反应；

步骤六：开启直流脉冲电源(10)和脉冲激光器(2)，实现激光诱导电化学沉积的效果；

步骤七：根据所设定的运动路径，通过运动控制器(12)控制工件工作手臂(13)旋转和x-y-z三轴运动平台(14)的协同运动，对工件(11)进行三维快速加工。

8.实现权利要求7所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法的装置，其特征在于，包括激光辐照系统、电沉积加工系统、运动控制系统和电沉积液循环系统；所述激光辐照系统包括脉冲激光器(2)、反射镜(5)和聚焦透镜(6)；所述激光器(2)发出的激光束(7)经反射镜(5)进行反射后通过聚焦透镜(6)聚焦至工件(11)表面；所述电沉积加工系统包括直流脉冲电源(10)、工作槽(9)、工件(11)和工具阳极(8)；所述工件(11)与直流脉冲电源(10)负极相连，通过工件工作手臂(4)夹持放置于工作槽(9)上方，所述工具阳极(8)与直流脉冲电源(10)正极相连，并通过工具阳极工作手臂(13)夹持放置于工件(11)内并与工件(11)保持一定间隙；所述运动控制系统包括计算机(1)和运动控制器(12)，所述计算机(1)控制脉冲激光器(1)、蠕动泵(3)和直流脉冲电源(10)，所述运动控制器(12)控制x-y-z三轴加工平台(14)、工件工作手臂(4)和阳极工作手臂(13)；所述电沉积液循环系统包括蠕动泵(3)和管道；所述蠕动泵(3)提供足够电沉积液(19)入射流量使电沉积液(19)与工件(11)和工具阳极(8)充分接触，形成回路。

9.根据权利要求8所述的利用激光复合电化学技术对材料内壁进行定域电沉积修复的方法的装置，其特征在于，所述脉冲激光器(1)为纳秒或者皮秒激光器。