光纤激光器熔覆制备类金刚石涂层的方法和装置

摘要

本发明涉及一种光纤激光熔覆碳纳米管制备类金刚石涂层的方法和装置，采用光纤激光器熔覆碳纳米管，碳纳米管吸收激光能量迅速发生熔融形成液态碳，随后又以极快的冷却速率冷却，金刚石形核、长大，在这极短的时间内发生了相变，一部分碳纳米管相变成了金刚石相，基体材料微熔的表层发生分子、原子级的扩散，形成了强固的冶金结合的类金刚石涂层，且极快的冷却速度导致非平衡凝固，获得的金刚石组织细小，近似纳米结构。使用的光纤激光头与粉末喷头同轴连接，在真空腔内加工，激光束与碳纳米管束完全重合，在六自由度机器人的柔性加工系统的配合下可以进行任意形状类金刚石涂层的制备和三维立体加工。

主权项

一种光纤激光熔覆碳纳米管生成类金刚石涂层的方法，其特征在于，具体步骤为：（1） 用砂纸磨除工件表面的氧化层并抛光，然后使用乳化剂或无水乙醇除油清洗，最后干燥处理；（2） 打开真空腔，把工件定位夹紧在工作台上，光纤激光头通过螺纹连接在粉末喷头上，六自由度机械手夹持粉末喷嘴，关闭密封真空腔，使用真空抽气泵抽气，使内压达到10^‑4~10^‑2Pa；（3） 在送粉器中添加碳纳米管粉末，搅拌使其混合均匀，通入氩气，设置送粉量为10~20g/min，移动机械手，使喷头上四处粉末汇聚的地方位于预加工表面的平面内；（4） 打开光纤激光器，由计算机设置光纤激光的参数，激光功率为600~1200W，激光光斑为5~14mm，由计算机控制六自由度机械手，使得激光束与碳纳米管束流同步同轴扫描工件，搭接率为15~50%。