金属表面羟基磷灰石材料的双激光涂覆方法

摘要

本发明涉及一种金属表面羟基磷灰石材料的双激光涂覆方法。现有的方法可控性差，导致产品稳定性不好。本发明方法是将涂层材料标靶和基体钛金属材料放置于密封腔体内，从密封腔体外引入两束激光，一束激光投射到基体钛金属材料上，使得基体钛金属材料在光斑区内保持熔融状态，另一束激光投射到涂层材料标靶上，使得涂层材料处于激发状态，其颗粒与腔体内的气体混溶。部分涂层材料吸附至基体钛金属材料上，从而完成羟基磷灰石材料的涂覆。本发明方法激光激发涂层使涂层材料能与多种基体材料结合并且沉淀速度快，激光表面覆熔涂层能改善涂层材料的结晶度并使涂层材料与基体材料结合粘合度增加。

主权项

金属表面羟基磷灰石材料的双激光涂覆方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤(1)将羟基磷灰石粉末在高温高压下压成饼状，并烧结3～5小时，形成涂层材料标靶，所述的高压压强为90～110MPa，高温温度为450～550℃；步骤(2)将涂层材料标靶和基体钛金属材料平行放置于密封腔体内，并与水平的激光光路成45°角，涂层材料标靶和基体钛金属材料平行相距5～10厘米；所述的基体钛金属材料为钛或钛合金；步骤(3)将密封腔抽成真空，然后充入水蒸汽或水蒸汽与氩气混合体直至密封腔内气体压强为30～120Pa，并保持该压强，整个涂覆过程在此压强下进行；步骤(4)由脉冲激光器发出激光，激光投射到透射反射镜；在透射反射镜处发生透射的激光依次通过聚焦镜、第一透明窗体进入密封腔体，投射到涂层材料标靶上；该路激光重复频率为10Hz～30Hz，聚焦后能流密度为0.7～1.5J/cm2；在透射反射镜处发生反射的激光，经过第一反射镜和第二反射镜反射后从密封腔体上的第二透明窗体投射到基体钛金属材料上；该路激光重复频率为10Hz～30Hz，能流密度为0.1～0.2J/cm2，在基体钛金属材料上形成的光斑直径为3～8mm；步骤(5)经聚焦的脉冲激光对密封腔体内的涂层材料标靶进行激发，激发产生的羟基磷灰石颗粒吸附至基体钛金属材料上，同时未聚焦的脉冲激光对密封腔体中的基体钛金属材料加热，使基体钛金属材料上光斑区的温度保持在400℃以上，从而完成该光斑区内羟基磷灰石材料的涂覆；步骤(6)调整基体钛金属材料的光斑区位置，重复步骤(5)直到基体钛金属材料的整个外表面均完成羟基磷灰石材料的涂覆为止，这样就在基体钛金属材料上形成1～10μm厚的羟基磷灰石涂层。