激光辅助冷喷涂技术

早在20世纪90年代末低压冷喷涂技术出现后不久，人们就开始开展了激光辅助喷涂技术的研究，但那时主要是两步处理方式，即先获得喷涂涂层，再对涂层进行激光重熔改性处理。近年来随着冷喷涂装备的发展又出现了同步处理方式，如图2-39所示。其中，激光束聚焦到基板上的光斑尺寸与喷涂斑点的形状和尺寸相同。加工过程中，或者工件静止不动，激光光斑与喷涂斑点一直重合并保持同步运动，或者工件运动，两斑点保持重合不动，从而实现同步加工。

把激光辐照同步引入冷喷涂加工过程，目的是通过激光能量对喷涂颗粒、基板或两者同时进行加热软化处理，瞬间调节和改善材料的力学性能指标和碰撞沉积状态，提高低压冷喷涂层的厚度、沉积效率、致密性和结合强度，进而提高涂层的使用性能；同时使涂层和基板的选材范围更为广泛，可以免去使用气体加热装置，又能够以廉价的氮气代替昂贵的氦气作为工作气体。另外，由于可通过测量和改变激光光斑功率等方法调整它对材料的加热程度，能够对材料的加热温度进行精确控制，因此甚至可能实现工件的直接成形。由于激光对材料的加热作用，可以降低冷喷涂工艺中的工作气体压力和加热温度，还可以实现难沉积材料涂层的制备。利用激光冷喷涂系统制备钛涂层，与冷喷涂系统相比，涂层沉积效率明显提高，涂层孔隙率降低，可以高效制备厚钛涂层，冷喷成形制备零件。