[发明专利]一种真空条件下同轴送粉激光熔覆方法及其专用加工装置

权利要求书

1.一种真空条件下同轴送粉激光熔覆方法，其特征在于，在真空条件下采用同轴送粉激光熔覆方法对材料进行加工，包括以下步骤：(1)采用有机溶剂对基材表面进行清洗处理；(2)将基材放入真空室中，采用真空机组对真空室进行抽真空；(3)采用激光器发射的激光束辐照在基材指定位置的表面使基材表面熔化，令基材表面形成熔池；(4)采用送粉器将合金粉末送入基材上的熔池中；(5)使基材表面冷却后合金粉末在基材表面形成涂层，完成制备。

2.按照权利要求1所述真空条件下同轴送粉激光熔覆方法，其特征在于：步骤(2)中使真空室的压强达到1Pa；步骤(3)中激光器发射激光功率为500-1200W，激光聚焦直径1-2mm，扫描速度为350-1200mm/min；步骤(5)中基材的冷却速度为10³-10⁵K/s。

3.一种按照权利要求1所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：一种真空激光熔覆加工装置，其特征在于：所述装置包括激光器、导光装置(1)、真空室(2)、工作台(3)、自动送粉器(4)、抽真空系统(5)以及数控系统(6)；使用时，激光器位于真空室(2)前端，导光装置(1)设于真空室(2)上，工作台(3)和自动送粉器(4)的喷嘴设置在真空室(2)内，抽真空系统(5)设置在真空室(2)的外部，数控系统(6)通过导线与工作台(3)以及自动送粉器(4)相连，并通过终端控制设备(61)来控制工作台(3)和自动送粉器(4)；

其中导光装置(1)包括腔体(11)、光阑(12)、透镜(13)、气体冷却装置(14)、第一平面镜(15)、水冷却装置(16)、第二平面镜(17)、聚焦镜(18)以及法兰；

光阑(12)位于腔体(11)的激光输入口处，光阑(12)后腔体(11)内设有透镜(13)，透镜(13)周围设有气体冷却装置(14)；透镜(13)远离光阑(12)的一端设有第一平面镜(15)，第一平面镜(15)与腔体(11)以及透镜(13)成45°角；第二平面镜(17)位于第一平面镜(15)下面，并与第一平面镜(15)成90°角设置于腔体(11)内；聚焦镜(18)设于第二平面镜(17)的另一端，其镜面与第二平面镜(17)镜面平行，且聚焦镜(18)与腔体(11)的激光输出口成45°角；

第一平面镜(15)、第二平面镜(17)以及聚焦镜(18)背面均设有水冷却装置(16)。

4.按照权利要求3所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：所述真空室(2)上设有观察窗(21)、真空室门(22)、导光装置连接口(23)、压力表(24)以及数控系统入口(25)，其中观察窗(21)设有两个，分别设于真空室(2)两侧，其中较大的观察窗(21)设于真空室门(22)上；数控系统入口(25)位于真空室(2)底部。

5.按照权利要求3所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：所述自动送粉器(4)包括同轴送粉喷嘴(41)以及送粉器(42)；同轴送粉喷嘴(41)设于真空室(2)内部，位于工作台(3)之上；送粉器(42)设于真空室(2)外部，位于真空室(2)之下；同轴送粉喷嘴(41)与送粉器(42)通过导管相连。

6.按照权利要求3所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：所述抽真空系统(5)包括真空泵(51)和压力传感器(52)，真空泵(51)设于真空室(2)之下，压力传感器(52)设于真空室(2)侧壁。

7.按照权利要求3所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：所述工作台(3)下设有三轴运动机构，由数控系统(6)控制其运动。

8.按照权利要求3所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：所述导光装置(1)的水冷却装置(16)包括水冷腔(161)，入水管(162)、出水管(163)和法兰，第一平面镜(15)、第二平面镜(17)、聚焦镜(18)分别与腔体(11)形成的空间构成水冷腔(161)，冷却水通过入水管(162)进入水冷腔(161)，再通过设在入水管(162)上面的出水管(163)排出，入水管(162)和出水管(163)通过法兰固定在腔体(11)上；水冷腔(161)内设有螺旋形的流道。

9.按照权利要求3所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：位于激光输出口的腔体(11)外设有松套法兰(19)。

10.按照权利要求3所述激光熔覆方法的专用加工装置，其特征在于：所述导光装置(1)上还设有入射窗口，入射窗口由GaAs材料制成；所述第一平面镜(5)与第二平面镜(7)为紫铜镀膜的平面镜。