[发明专利]一种激光侧向同步复合喷射电沉积增材再制造铜的装置及方法

权利要求书

1.一种激光侧向同步复合喷射电沉积增材再制造铜的装置，其特征在于，所述装置包括：喷嘴、激光器、电解池、电源、工作阳极、阴极工件；

所述工作阳极嵌套于喷嘴内，所述喷嘴设于阴极工件的垂直位置上方；

所述阴极工件通过支撑架置于电解池内，且高于电解池内电解液的液面；

所述工作阳极与电源正极连接，阴极工件与电源负极连接；

所述电解池通过进液管、循环泵、出液管连通喷嘴，实现电解液的循环；

所述激光器设于阴极工件上方，激光器发射的激光束照射在喷嘴喷射的液柱侧方。

2.如权利要求1所述激光侧向同步复合喷射电沉积增材再制造铜的装置，其特征在于，喷嘴与工作阳极嵌套部分与阴极工件之间的间距为2～5mm，喷嘴的喷头设置于电极间距的中部位置。

3.如权利要求1所述激光侧向同步复合喷射电沉积增材再制造铜的装置，其特征在于，阴极工件与电解液的液面间距为5～10mm。

4.如权利要求1所述激光侧向同步复合喷射电沉积增材再制造铜的装置，其特征在于，激光束与水平方向阴极工件的夹角α为100～120°。

5.一种利用权利要求1所述装置进行激光侧向同步复合喷射电沉积增材再制造铜的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将待加工的工件用砂纸进行表面打磨，然后超声清洗，自然风干，备用；

(2)对步骤(1)准备好的工件进行表面激光清洗处理；

(3)将电源负极与工件连接，电源正极与嵌套在喷嘴内的阳极棒连接，将工件置于电解池内的支撑架上，使得工件位于电解液的液面上方，喷嘴向工件喷涂电解液同时电解液液柱侧方激光扫描工件表面，对工件进行激光辐照与电化学沉积同步复合处理；

所述电解液的组成为：CuSO₄·5H₂O 180～230g/L，浓硫酸60～80ml/L，溶剂为去离子水；

激光器为700W脉冲激光，激光焦距为60mm，设定激光功率为100～200W，激光器与喷嘴固定在夹具上，通过X-Y轴移动平台带动阴极工件移动实现扫描式沉积，移动速度为1～4mm/min，喷嘴流量为500～800L/h；

采用恒流模式进行电沉积，阴极电流密度为80～300A/dm²，沉积温度为室温，每次沉积时间为5～10min。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，步骤(2)激光清洗过程中，激光垂直照射到工件表面，作用点始终处于光斑焦点位置，激光器焦距为240mm，激光功率设定范围在15～30W，扫描速度设定范围在5000～10000mm/s，扫描方式为单向扫描，线间距设定范围在0.02～0.05mm。

7.如权利要求5所述方法，其特征在于，步骤(3)中，所述工件为316L不锈钢。

8.如权利要求5所述方法，其特征在于，步骤(3)中，所述阳极棒为纯铜块。