[发明专利]获取高附着力纳米涂层的方法及装置

权利要求书

1.一种获取高附着力纳米涂层的方法，通过涂层与基体发生咬合效应及渗透效应，结合超低温恒高压阻碍挤压从根本上提高了涂层与基体的附着力，其特征是它包括以下步骤：

A) 将涂有一层纳米粉末以及黑漆保护层的基体放在工作腔中的加热平台上，并在基体下表面设置一个压电膜传感器，在黑漆上方设置约束层；

B) 开启计算机控制系统，控制加热平台使工作腔温度保持在80~150℃；

C) 调节机械手，将激光扩束装置放置在偏离激光光路的位置，开启并设置激光器能量为6~10J，启动可调工作台进行激光诱导冲击产生涂层；

D) 激光诱导冲击完毕后，调节机械手将激光扩束装置放置在激光光路中，并调节可调工作台位置使扩束以后的激光光束覆盖整个纳米涂层表面；计算机控制系统调节激光能量为5~15J，按步骤E)、F）、G）的要求进行激光诱导冲击处理涂层；

E) 打开液氮开关，计算机控制系统调节液氮流量至30~50cm³/s，使工作腔温度以2~10℃/min的平均速度下降到-130~-169℃，并保温1~24h；

F) 保温完毕后，关闭液氮开关，打开工作腔的密封口，计算机控制系统实时监测工作腔温度，并控制加热平台进行升温，使工作腔温度按照2~10℃/min的平均速度升温至室温（25℃）；

G) 当工作腔温度达到室温（25℃）时，断开激光器开关，关闭计算机系统，并取下工件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的约束层为K9玻璃。

3.一种获取高附着力纳米涂层的装置，其特征是它包括激光诱导冲击系统、深冷处理系统和可调工作台（25）等，激光诱导冲击系统包括激光器（3）、反光镜（2）、激光扩束装置（1）、耐高压玻璃（18）、约束层（19）以及黑漆保护层（20），深冷处理系统包括工作腔（14）、液氮罐（12）、液氮输送管（6）、液氮开关（5）、流量控制阀（4）、液氮存储腔（13）、氮气回流管（7）、氮气液化装置（9）、增压阀（10）、氮气回收管（11）、排气管（8），可调工作台（25）安装在工作腔（14）中，工作腔（14）与液氮存储腔（13）通过金属隔板相隔，可调工作台（25）上安装有加热平台（24），基体（22）安装在加热平台（24）上，在基体（22）和加热平台（24）之间加装有压电膜传感器（23），纳米粉末（21）覆盖在基体（22）上，黑漆层（20）涂覆在约束层（19）与纳米粉末（21）相对的一面上，在约束层（19）的正上方、工作腔（14）的入口处安装有耐高压玻璃（18），激光扩束装置（1）位于工作腔（14）外、所述耐高压玻璃（18）窗口的上方，激光扩束装置（1）在机械手的带动下能在耐高压玻璃（18）上方左右或前后移动；所述的液氮存储腔（13）通过液氮输送管（6）及氮气回收管（7）及相应的控制阀门与液氮罐（12）相连通实现液氮存储腔（13）中液氮的充注和排泄。

4.根据权利要求3所述的获取高附着力纳米涂层的装置，其特征是所述的压电膜传感器（23）以及安装在工作腔（14）中的温度传感器（17）、控制阀门、可调工作台（25）的电控装置和加热平台（24）均与集成模块控制器（15）电气连接，集成模块控制器（15）受控于计算机控制系统（16）。

5.根据权利要求4所述的获取高附着力纳米涂层的装置，其特征是所述的集成模块控制器（15）集成的信息包括了压电膜传感器的激光诱导冲击压力、温度传感器的工作腔温度、控制阀门的液氮流量、加热平台的加热温度以及可调工作台的位移；用导线将压电膜传感器、温度传感器、控制阀门、加热平台以及可调工作台连接起来；集成模块控制器在线实时监测上述采集信息，并反馈给计算机控制系统，然后计算机控制系统通过集成模块控制器来控制上述信息。

6.根据权利要求3所述的获取高附着力纳米涂层的装置，其特征是所述的液氮罐（12）以及工作腔（14）和液氮存储腔（13）的外壁均采用保温材料覆盖；工作腔与液氮存储腔连为一体，中间用金属板隔开。

7.根据权利要求3所述的获取高附着力纳米涂层的装置，其特征是所述的激光器（3）发出的光束经过激光扩束装置（1）以后的光斑面积能够覆盖整个涂层。

8.根据权利要求3所述的获取高附着力纳米涂层的装置，其特征是所述的约束层可以为耐高温玻璃或者耐热硅油等透明的耐热材料。