CN110052714A - 一种提高界面结合力的激光表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，属激光加工技术领域。主要步骤包括：工件经过清洗后，采用脉冲激光束在工件表面制造系列微盲孔，该微盲孔由角度互补且相互对称的倾斜盲孔构成，然后对工件表面涂覆涂层。涂层材料将渗入到微盲孔内部，由于微盲孔具有对称的倾斜角度，可以在多个方向上阻止涂层材料从工件表面剥离，从而大幅度延长涂层的使用寿命。本发明可应用于材料表面的超音速火焰喷涂、电镀以及涂漆等。

Description

一种提高界面结合力的激光表面处理工艺
技术领域
本发明涉及一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，具体为一种利用脉冲激光对待处理表面进行毛化处理，然后再对表面进行涂覆，属激光加工技术领域。
背景技术
为了提高产品的耐磨、耐高温、耐腐蚀涂层与基体的界面结合能力，通常会在涂覆功能涂层之前对基体表面进行毛化，通过改变表面形貌以及粗糙度等从而提高功能涂层与基体的界面结合强度，从而延长功能涂层的使用寿命。当前的人工打磨和机械打磨方法在基体表面获得的毛化效果有限，很难达到涂层越来越高的使用要求。激光表面微织构作为一种新型的表面处理技术，具有无接触、优良的表面织构控制能力等，非常适合作为一种毛化技术来应用于生产。然而，当前激光表面微织构技术对界面结合强度的提升效果仍然有限，需要进一步改善毛化工艺，从而提高涂层与基体之间的界面结合强度。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，来有效提高处理表面与界面结合强度。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，其特征在于，由以下步骤组成：
步骤一：对工件进行清洗，以去除表面污物和氧化层；
步骤二：使用脉冲激光束扫描工件表面，使工件获得具有特定织构的表面，具体为：脉冲激光束扫描工件表面的每一行中倾斜盲孔的法线与工件表面的夹角θ相同，设置3d振镜系统以不同θ角度：75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°依次扫描的连续7行作为一次循环，多次循环扫描整个工件表面，在工件表面获得一组对称角度多次循环的倾斜盲孔。
步骤三：用涂层对工件表面进行涂覆并自然晾干。
步骤一中，清洗采用清洗激光器对工件进行清洗，功率密度20KW/mm2，重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束脉宽为10ns，为光纤激光，波长1064nm，扫描速度为1.5m/s，光斑直径为100μm，行间距为80μm。
步骤二中，所述的脉冲激光束的脉宽范围为10～240ns，波长为1064nm，最大功率密度为10KW/mm2，扫描速度范围0.5～4.5m/s，光斑直径d1为30～60μm。
所述获得的倾斜盲孔深度h为60～100μm，相同角度θ的一行中相邻倾斜盲孔之间距离d2为60～150μm，相邻不同角度θ的行间距d3为60～150μm。
本发明具有的有益效果：用脉冲激光在工件表面加工出一系列角度互不相同的倾斜微盲孔，使后续的涂覆材料可以渗入到微盲孔内部，由于微盲孔具有一定深度、且倾角不断变化，可以在多个方向上阻止涂层材料从工件表面剥离，从而大幅度提高涂层与工件表面的界面结合强度，延长涂层的使用寿命；所述方法工艺简单、操作方便、效率高、能耗少、成本低、绿色环保,且工艺参数容易控制,易于实现工业应用。
附图说明
图1是激光表面处理示意图。
单次循环中一列光束分布，图中包括：1脉冲激光束；2工件。
图2是单次循环扫描工件表面的涂层涂敷效果。
图中包括：2工件；3倾斜盲孔；4涂层。
图3是工件表面激光单次循环扫描路径。
具体实施方式
为更好的阐述本发明的实施细节，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的一种提高界面结合力的激光表面处理工艺如图1，2所示，包括脉冲激光束1、工件2、倾斜盲孔3和涂层4。涂层4覆盖在工件2的倾斜盲孔3表面上。
实施实例一：
本实例中，激光器相关参数：最大功率密度20KW/mm2，最大重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束脉宽范围为10～240ns，为光纤激光，波长1064nm，扫描速度范围0.5～4.5m/s，光斑直径d1为30～60μm。选用6061铝合金作为工件2，需要处理的区域面积为10mm×10mm。所用的涂层4为高氯化聚乙烯底漆。
步骤一：用清洗激光器对工件2进行清洗，以去除表面污物和氧化层，其相关参数：功率密度20KW/mm2，重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为10ns，为光纤激光，波长1064nm，扫描速度为1.5m/s，光斑直径为100μm，行间距d3为80μm；
步骤二：使用脉冲激光束1扫描工件2表面，使工件2获得直径d1为50μm、深度h为70μm的倾斜盲孔，相同角度θ一行中相邻倾斜盲孔之间的距离d2为90μm，相邻不同角度θ的行间距d3为100μm，微孔的法线与工件表面的夹角θ为75°～105°，激光打倾斜盲孔的参数为：激光功率密度5KW/mm2，重复频率为20KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为10ns，波长1064nm，扫描速度为2m/s，脉冲激光束1扫描工件2表面的每一行中倾斜盲孔3的法线与工件表面的夹角θ相同，设置3d振镜系统以不同θ角度：75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°依次扫描的连续7行作为一次循环，多次循环扫描整个工件2表面；
步骤三：用涂层4对工件2表面进行涂覆并自然晾干；
经检测，该激光参数正常表面处理下(即角度θ为90°)工件2表面附着力为13.2Mpa，进过本发明的工艺后，工件2表面附着力为16.7Mpa。
实施实例二
本实例中，激光器相关参数：最大功率密度20KW/mm2，最大重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束脉宽范围为10～240ns，为光纤激光，波长1064nm，选用6061铝合金作为工件2，需要处理的区域面积为10mm×10mm，所用的涂层4为高氯化聚乙烯底漆。
步骤一：用清洗激光器对工件2进行清洗，以去除表面污物和氧化层，其相关参数：功率密度20KW/mm2，重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为10ns，为光纤激光，波长1064nm，扫描速度为1.5m/s，光斑直径为100μm，行间距d3为80μm。
步骤二：使用脉冲激光束1扫描工件2表面，使工件2获得直径d1为50μm、深度h为70μm的倾斜盲孔，相同角度θ一行中相邻倾斜盲孔之间的距离d2为120μm，相邻不同角度θ的行间距d3为100μm，微孔的法线与工件表面的夹角θ为75°～105°，激光打倾斜盲孔的参数为：激光功率密度5KW/mm2，重复频率为20KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为10ns，波长1064nm，扫描速度为2.6m/s，脉冲激光束1扫描工件2表面的每一行中倾斜盲孔3的法线与工件表面的夹角θ相同，设置3d振镜系统以不同θ角度：75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°依次扫描的连续7行作为一次循环，多次循环扫描整个工件2表面；
步骤三：用涂层4对工件2表面进行涂覆并自然晾干；
经检测，该激光参数正常表面处理下(即角度θ为90°)工件2表面附着力为12.5Mpa，进过本发明的工艺后，工件2表面附着力为17.9Mpa。
实施实例三
本实例中，激光器相关参数：最大功率密度20KW/mm2，最大重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束脉宽范围为10～240ns，为光纤激光，波长1064nm，选用6061铝合金作为工件2，需要处理的区域面积为10mm×10mm所用的涂层4为高氯化聚乙烯，厚度为120μm。
步骤一：用清洗激光器对工件2进行清洗，以去除表面污物和氧化层，其相关参数：功率密度20KW/mm2，重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为10ns，为光纤激光，波长1064nm，扫描速度为1.5m/s，光斑直径为100μm，行间距d3为80μm；
步骤二：使用脉冲激光束1扫描工件2表面，使工件2获得直径d1为58μm、深度h为85μm的倾斜盲孔，相同角度θ一行中相邻倾斜盲孔之间的距离d2为90μm，相邻不同角度θ的行间距d3为100μm，微孔的法线与工件表面的夹角θ为75°～105°，激光打倾斜盲孔的参数为：激光功率密度5KW/mm2，重复频率为20KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为240ns，波长1064nm，扫描速度为2m/s，行间距d3为100μm，脉冲激光束1扫描工件2表面的每一行中倾斜盲孔3的法线与工件表面的夹角θ相同，设置3d振镜系统以不同θ角度：75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°依次扫描的连续7行作为一次循环，多次循环扫描整个工件2表面；
步骤三：用涂层4对工件2表面进行涂覆并自然晾干；
经检测，该激光参数正常表面处理下(即角度θ为90°)工件2表面附着力为12.8Mpa，进过本发明的工艺后，工件2表面附着力为16.8Mpa。

Claims (5)

1.一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：对工件进行清洗，以去除表面污物和氧化层；
步骤二：使用脉冲激光束扫描工件表面，使工件获得具有特定织构的表面，具体为：脉冲激光束扫描工件表面的每一行中倾斜盲孔的法线与工件表面的夹角θ相同，设置3d振镜系统以不同θ角度依次扫描的连续N行作为一次循环，多次循环扫描整个工件表面，在工件表面获得一组对称角度多次循环的倾斜盲孔；
步骤三：用涂层对工件表面进行涂覆并自然晾干。
2.如权利要求1所述的一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，其特征在于，步骤一中，清洗采用清洗激光器对工件进行清洗，功率密度20KW/mm2，重复频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束脉宽为10ns，为光纤激光，波长1064nm，扫描速度为1.5m/s，光斑直径为100μm，行间距为80μm。
3.如权利要求1所述的一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，其特征在于，步骤二中，所述的脉冲激光束的脉宽范围为10～240ns，波长为1064nm，最大功率密度为10KW/mm2，扫描速度范围0.5～4.5m/s，光斑直径d1为30～60μm。
4.如权利要求1所述的一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，其特征在于，所述获得的倾斜盲孔深度h为60～100μm，相同角度θ的一行中相邻倾斜盲孔之间距离d2为60～150μm，相邻不同角度θ的行间距d3为60～150μm。
5.如权利要求1所述的一种提高界面结合力的激光表面处理工艺，其特征在于，设置3d振镜系统以不同θ角度：75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°依次扫描的连续7行作为一次循环。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110653143A (zh) * 2019-10-15 2020-01-07 中国民用航空飞行学院 一种激光刻蚀铝合金表面纹理后的喷涂方法
CN111590206A (zh) * 2020-05-15 2020-08-28 盐城市奇镌激光科技有限公司 一种提高油漆表面附着力的激光前处理装置及方法
CN111975202A (zh) * 2020-07-23 2020-11-24 江苏大学 一种异种金属材料的激光焊接方法
CN113977113A (zh) * 2021-11-30 2022-01-28 重庆川仪自动化股份有限公司 宝石测量头的盲孔加工工艺方法
CN114300270A (zh) * 2022-01-25 2022-04-08 天津大学 一种具有防水抗击穿特性的多层陶瓷电容器结构的制备方法
CN114603259A (zh) * 2022-01-20 2022-06-10 维达力实业（赤壁）有限公司 淋涂盖板表面的处理方法
CN114939727A (zh) * 2022-05-23 2022-08-26 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 激光表面处理方法和激光表面处理站

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10294024A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Enomoto:Kk 電気電子部品及びその製造方法
JP2003061751A (ja) * 2001-08-24 2003-03-04 Kao Corp ブラシ及びブラシの製造方法
JP2008087409A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Fore Shot Industrial Corp アルミ合金筐体構造及びその製造方法
JP2009051131A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Toyoda Gosei Co Ltd 金属と樹脂の複合体およびその製造方法
CN102026503A (zh) * 2009-09-17 2011-04-20 汉达精密电子(昆山)有限公司 结合制程方法
CN102442028A (zh) * 2010-10-13 2012-05-09 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 金属与树脂的复合体的制造方法
JP5788836B2 (ja) * 2012-07-13 2015-10-07 ダイセルポリマー株式会社 複合成形体とその製造方法
CN105522780A (zh) * 2014-11-28 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 一种金属-树脂复合体及其制备方法
JP2016210154A (ja) * 2015-05-13 2016-12-15 株式会社大貫工業所 金属部品と樹脂の接合方法及び金属部品と樹脂の一体成形品
JP2017001317A (ja) * 2015-06-11 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 複合体の製造方法
JP2017019165A (ja) * 2015-07-09 2017-01-26 三井化学株式会社 金属／樹脂複合構造体および金属／樹脂複合構造体の製造方法
CN108927945A (zh) * 2017-05-26 2018-12-04 日本富拉司特株式会社 复合构件

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10294024A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Enomoto:Kk 電気電子部品及びその製造方法
JP2003061751A (ja) * 2001-08-24 2003-03-04 Kao Corp ブラシ及びブラシの製造方法
JP2008087409A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Fore Shot Industrial Corp アルミ合金筐体構造及びその製造方法
JP2009051131A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Toyoda Gosei Co Ltd 金属と樹脂の複合体およびその製造方法
CN102026503A (zh) * 2009-09-17 2011-04-20 汉达精密电子(昆山)有限公司 结合制程方法
CN102442028A (zh) * 2010-10-13 2012-05-09 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 金属与树脂的复合体的制造方法
JP5788836B2 (ja) * 2012-07-13 2015-10-07 ダイセルポリマー株式会社 複合成形体とその製造方法
CN105522780A (zh) * 2014-11-28 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 一种金属-树脂复合体及其制备方法
JP2016210154A (ja) * 2015-05-13 2016-12-15 株式会社大貫工業所 金属部品と樹脂の接合方法及び金属部品と樹脂の一体成形品
JP2017001317A (ja) * 2015-06-11 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 複合体の製造方法
JP2017019165A (ja) * 2015-07-09 2017-01-26 三井化学株式会社 金属／樹脂複合構造体および金属／樹脂複合構造体の製造方法
CN108927945A (zh) * 2017-05-26 2018-12-04 日本富拉司特株式会社 复合构件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈岁元等: "《材料的激光制备与处理技术》", 31 December 2006, 冶金工业出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110653143A (zh) * 2019-10-15 2020-01-07 中国民用航空飞行学院 一种激光刻蚀铝合金表面纹理后的喷涂方法
CN111590206A (zh) * 2020-05-15 2020-08-28 盐城市奇镌激光科技有限公司 一种提高油漆表面附着力的激光前处理装置及方法
CN111975202A (zh) * 2020-07-23 2020-11-24 江苏大学 一种异种金属材料的激光焊接方法
CN113977113A (zh) * 2021-11-30 2022-01-28 重庆川仪自动化股份有限公司 宝石测量头的盲孔加工工艺方法
CN114603259A (zh) * 2022-01-20 2022-06-10 维达力实业（赤壁）有限公司 淋涂盖板表面的处理方法
CN114300270A (zh) * 2022-01-25 2022-04-08 天津大学 一种具有防水抗击穿特性的多层陶瓷电容器结构的制备方法
CN114939727A (zh) * 2022-05-23 2022-08-26 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 激光表面处理方法和激光表面处理站

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