一种激光预处理工艺、高结合性能陶瓷涂层及制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种激光预处理工艺、高结合性能陶瓷涂层及制备工艺，激光预处理工艺包括以下步骤：S1、采用激光一次清洗工艺对基体表面进行清洗；S2、采用激光刻蚀工艺对清洗后基体表面进行刻蚀；S3、采用激光二次清洗工艺对刻蚀后基体表面进行清洗。与现有技术相比，本发明专利技术所述的一种激光预处理工艺，基体表面经过激光一次清洗工艺、激光刻蚀工艺和激光二次清洗工艺进行预处理，激光一次清洗工艺、激光刻蚀工艺和激光二次清洗工艺相互关联，协同作用，一方面，能够更有效的提升预处理后基体的表面积；另一方面，能够有效清除激光刻蚀后的表面氧化层，在这两方面的共同作用下，大大提高了经过激光预处理工艺后的基体与陶瓷涂层的结合性能。合性能。合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种激光预处理工艺、高结合性能陶瓷涂层及制备工艺


[0001]本专利技术涉及等离子喷涂陶瓷涂层领域，具体而言，涉及一种激光预处理工艺、高结合性能陶瓷涂层及制备工艺。

技术介绍

[0002]目前等离子喷涂中预处理方法主要采用喷砂预处理，存在处理小、薄工件时容易变形，污染严重的缺点，且基于喷砂预处理的氧化铝钛陶瓷涂层结合强度仅有20～30MPa，在2022年“材料保护”第4期《等离子喷涂Al2O3‑
TiO2涂层的性能及其在航空发动机篦齿封严中的应用》一文中，基于喷砂预处理制备的氧化铝钛涂层平均结合强度仅为25.2MPa；在2019年“表面技术”第五期《铝合金表面等离子喷涂Al2O3‑
3％TiO2复合涂层工艺参数优化的研究》一文中，基于喷砂预处理制备的氧化铝钛涂层平均结合强度仅为25.2MPa。结合强度有限的氧化铝钛涂层在动力传动轴等对承载性能要求较高的零件上使用时，会出现涂层剥落，造成涂层失效的问题。
[0003]现有技术中申请号CN201810840858.7的专利公开了一种适用于等离子体喷涂的喷砂工艺，包括如下步骤：步骤一、对工件基体清洗除杂及干燥；步骤二、对工件非喷涂面进行包敷遮蔽处理；步骤三、对固定好的工件基体的喷涂面喷砂，喷砂压力为0.2～0.4Mpa，喷砂高度为20～100cm。该专利虽然通过喷砂工艺，增加工件基体表面的粗糙度，且提供一种清洁的结合界面，有助于提高后续涂层的质量，但是通过喷砂工艺对集体进行预处理，涂层与工件基体之间的结合强度有限，氧化铝钛涂层在动力传动轴等对承载性能要求较高的零件上使用时，会出现涂层剥落，造成涂层失效的问题。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种激光预处理工艺、高结合性能陶瓷涂层及制备工艺，以解决现有技术中基于喷砂预处理的涂层与工件基体之间的结合强度有限，结合强度有限的氧化铝钛涂层在动力传动轴等对承载性能要求较高的零件上使用时，会出现涂层剥落，造成涂层失效的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种激光预处理工艺，所述激光预处理工艺包括以下步骤：
[0008]S1、采用激光一次清洗工艺对基体表面进行清洗；
[0009]S2、采用激光刻蚀工艺对清洗后基体表面进行刻蚀；
[0010]S3、采用激光二次清洗工艺对刻蚀后基体表面进行清洗。
[0011]本专利技术所述的一种激光预处理工艺，基体表面经过激光一次清洗工艺
→
激光刻蚀工艺
→
激光二次清洗工艺，激光一次清洗工艺、激光刻蚀工艺和激光二次清洗工艺相互关联，协同作用，一方面，能够更有效的提升预处理后基体的表面积；另一方面，能够有效清除了激光刻蚀前后基体表面的污垢与氧化层，在这两方面的共同作用下，大大提高了经过激
光预处理工艺后的基体与陶瓷涂层的结合性能，能够避免出现氧化铝钛涂层剥落造成涂层失效的问题。
[0012]进一步的，所述激光一次清洗工艺的功率为10～20W、频率为20KHz、扫描速度为1000mm/s、扫描次数为2次，所述激光一次清洗工艺的扫描图案为第一单线阵列，第一单线阵列的阵列间隔为0.01mm。
[0013]激光一次清洗工艺的参数如上设置能够有效去除基体表面的自然氧化层，有利于基体进行激光刻蚀工艺刻蚀出更好的表面。
[0014]进一步的，所述激光刻蚀工艺包括以下步骤：
[0015]S21、激光一次刻蚀工艺；
[0016]S22、激光二次刻蚀工艺；
[0017]S23、激光三次刻蚀工艺。
[0018]该设置能够有效制备出高表面积的基体表面，能够更有效的提升基体与陶瓷涂层结合性能。
[0019]进一步的，所述激光一次刻蚀工艺的功率为50～60W、频率为20KHz、扫描速度为200mm/s、扫描次数为2～4次，所述激光一次刻蚀工艺的扫描图案为第一三线组合阵列，所述第一三线组合阵列的三线间隔为0.02mm，所述第一三线组合阵列的阵列间隔为0.08～0.14mm，所述第一三线组合阵列与所述第一单线阵列垂直。
[0020]激光一次刻蚀工艺的参数处于上述范围，一方面，能够更有效的提升预处理后基体的表面积，制备出的表面微观沟槽底部更为尖锐，与涂层能够形成“嵌合型结合”，从而能够更有效的提升陶瓷涂层结合性能；另一方面，激光一次刻蚀工艺的扫描图案的第一三线组合阵列与激光一次清洗工艺的扫描图案的第一单线阵列垂直，缓解了预处理后基体表面微观形貌方向单一、结构单一的而形成的应力集中，从而能够更有效的提升陶瓷涂层结合性能。
[0021]进一步的，所述激光二次刻蚀工艺的功率为40～60W、频率为20KHz、扫描速度为1000mm/s、扫描次数为2次，所述激光二次刻蚀工艺的扫描图案为第二三线组合阵列，所述第二三线组合阵列的三线间隔为0.02mm，所述第二三线组合阵列的阵列间隔为0.08～0.14mm，所述第二三线组合阵列与所述第一单线阵列垂直。
[0022]激光二次刻蚀工艺的参数处于上述范围，一方面，能够更有效的提升预处理后基体的表面积，制备出的表面微观沟槽底部更为尖锐，与涂层能够形成“嵌合型结合”，从而能够更有效的提升陶瓷涂层结合性能；另一方面，激光二次刻蚀工艺的扫描图案的第二三线组合阵列与激光一次清洗工艺的扫描图案的第一单线阵列垂直，缓解了预处理后基体表面微观形貌方向单一、结构单一的而形成的应力集中，从而能够更有效的提升陶瓷涂层结合性能。
[0023]进一步的，所述激光三次刻蚀工艺的功率为40W、频率为20KHz、扫描速度为1000mm/s、扫描次数为2次，所述激光三次刻蚀工艺的扫描图案为第三三线组合阵列，所述第三三线组合阵列的三线间隔0.02mm，所述第三三线组合阵列的阵列间隔为0.08～0.14mm，所述第三三线组合阵列与所述第一单线阵列垂直。
[0024]激光三次刻蚀工艺的参数处于上述范围，一方面，能够更有效的提升预处理后基体的表面积，制备出的表面微观沟槽底部更为尖锐，与涂层能够形成“嵌合型结合”，从而能
够更有效的提升陶瓷涂层结合性能；另一方面，激光三次刻蚀工艺的扫描图案的第三三线组合阵列与激光一次清洗工艺的扫描图案的第一单线阵列的扫描图案垂直，缓解了预处理后基体表面微观形貌方向单一、结构单一的而形成的应力集中，能够更有效的提升陶瓷涂层结合性能。
[0025]进一步的，所述激光二次清洗工艺的功率为10～20W、频率为20KHz、扫描速度为1000mm/s、扫描次数为2次，所述激光二次清洗工艺的扫描图案为第二单线阵列，所述第二单线阵列与所述第一三线组合阵列、第二三线组合阵列、第三三线组合阵列垂直，所述第二单线阵列的阵列间隔为0.01mm。
[0026]激光二次清洗工艺的参数处于上述范围，第一、能够有效清除激光刻蚀后表面氧化层，以制备出高清洁度与高表面积的基体表面，喷涂后的陶瓷涂层与基体结合更优；第二、激光二次清洗工艺所引入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光预处理工艺，其特征在于，所述激光预处理工艺包括以下步骤：S1、采用激光一次清洗工艺对基体表面进行清洗；S2、采用激光刻蚀工艺对清洗后基体表面进行刻蚀；S3、采用激光二次清洗工艺对刻蚀后基体表面进行清洗。2.根据权利要求1所述的一种激光预处理工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述激光一次清洗工艺的功率为10～20W、频率为20KHz、扫描速度为1000mm/s、扫描次数为2次，所述激光一次清洗工艺的扫描图案为第一单线阵列，第一单线阵列的阵列间隔为0.01mm。3.根据权利要求2所述的一种激光预处理工艺，其特征在于，在步骤S2中，所述激光刻蚀工艺包括以下步骤：S21、激光一次刻蚀工艺；S22、激光二次刻蚀工艺；S23、激光三次刻蚀工艺。4.根据权利要求3所述的一种激光预处理工艺，其特征在于，在步骤S21中，所述激光一次刻蚀工艺的功率为50～60W、频率为20KHz、扫描速度为200mm/s、扫描次数为2～4次，所述激光一次刻蚀工艺的扫描图案为第一三线组合阵列，所述第一三线组合阵列的三线间隔为0.02mm，所述第一三线组合阵列的阵列间隔为0.08～0.14mm，所述第一三线组合阵列与所述第一单线阵列垂直。5.根据权利要求4所述的一种激光预处理工艺，其特征在于，在步骤S22中，所述激光二次刻蚀工艺的功率为40～60W、频率为20KHz、扫描速度为1000mm/s、扫描次数为2次，所述激光二次刻蚀工艺的扫描图案为第二三线组合阵列，所述第二三线组合阵列的三线间隔为0.02mm，所述第二三线组合阵列的阵列间隔为0.08～0.14mm，所述第二三线组合阵列与所述第一单线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王喆，黄磊，李龙，许康威，武笑宇，高源，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：