[发明专利]一种钛及钛合金表面制备细晶Ti3Al/TiN梯度涂层的方法和装置

权利要求书

1.一种钛及钛合金表面制备细晶Ti₃Al/TiN梯度涂层的方法，其特征在于，所述方法是在氮气气氛下，同时对钛及钛合金表面进行激光扫描处理、同步原位送铝粉和超声振动处理，从而在所述钛及钛合金表面制备出细晶Ti₃Al/TiN梯度涂层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

1)将所述工件基体固定在容纳于一密封箱体中的超声振动平台上，所述密封箱体中持续充入氮气；以及

2)向处于氮气氛围的所述工件基体施加超声振动和激光扫描，同时利用同轴送粉器同步向激光扫描处注入铝粉以及向激光扫描处输送氮气，从而在所述工件基体的钛及钛合金表面形成细晶Ti₃Al/TiN梯度涂层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声振动的功率为20-100W，振动频率为0-40kHz，振动波形为方波或正弦波振动；所述激光扫描的激光功率1500-3000W，扫描速度为300-600mm/min；所述氮气的纯度不小于99.99％，流量为30-80L/min；所述铝粉的纯度不小于99.99％。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在细晶Ti₃Al/TiN梯度涂层形成后，关闭激光，过数分钟停止超声振动，再过数分钟停止通入氮气。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述钛及钛合金表面的预处理，所述预处理包括：对所述钛及钛合金表面进行超声清洗清洁以及表面粗糙化处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述表面粗糙化处理是在超声清洗后，将所述钛及钛合金表面打磨平滑后进行喷砂粗糙化处理。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备的细晶Ti₃Al/TiN梯度涂层厚度为300-800μm。

8.一种用于实施权利要求1-7中任意一项所述方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

用于固定工件基体的超声振动平台；

与所述超声振动平台信号连接的超声波发生器；

设于所述超声振动平台上方的激光发生器；

通过一管路向所述激光发生器的出口处输送铝粉的同轴送粉器；以及

通过另一管路向所述激光发生器的出口处输送氮气的氮气瓶；

其中，所述超声振动平台和激光发生器容纳于一密封箱体中。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述密封箱体内预先通入氮气。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述激光发生器的出口与所述工件基体的表面相距0.5cm～2cm。