專利名稱：一種雙激光涂覆裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙激光涂覆裝置。
背景技術(shù)：
金屬材料的植入性假體主要用于人體需要抗重力負(fù)荷的部位(如人造四肢和人 造關(guān)節(jié))，而生物活性復(fù)合材料、陶瓷材料在負(fù)荷較輕的部位有其發(fā)展前景(如牙齒、面部 矯形手術(shù)等)。羥基磷灰石[Caltl(PO4)6(OH)2] (Hydroxyapatite簡(jiǎn)稱HAp或HA)是構(gòu)成人體 骨骼、牙齒的無(wú)機(jī)質(zhì)，具有良好的生物相容性。在普通合成的生物材料中添加羥基磷灰石可 顯著改善材料對(duì)成骨細(xì)胞的黏附和增殖能力，促進(jìn)新骨生成。這種特性非常適用于需要快 速起效的假體植入性手術(shù)中。雖然羥基磷灰石具有顯著的生物兼容性，但是它的陶瓷性能， 特別是低強(qiáng)度、低抗擊性和脆性制約了羥基磷灰石作為整體材料的應(yīng)用。而鈦合金恰好彌 補(bǔ)了這一缺陷，利用其高強(qiáng)度和高韌性特點(diǎn)，該類材料已被廣泛應(yīng)用于矯形外科手術(shù)，甚至 包括心臟植入性支架、起搏器和瓣膜等。但是，鈦合金材料的骨質(zhì)黏附性很差，常常會(huì)出現(xiàn) 人工關(guān)節(jié)或其他假體的無(wú)菌性松動(dòng)現(xiàn)象。鈦合金羥基磷灰石涂層材料在具備金屬材料的高 強(qiáng)度和高韌性的同時(shí)，也具備羥基磷灰石的良好生物活性。目前常用的鈦合金羥基磷灰石涂層方法有離子束濺射噴涂法、涂覆_燒結(jié)法、溶 膠_凝膠法、電化學(xué)反應(yīng)法、等離子噴涂法、激光燒結(jié)覆熔法、激光激發(fā)沉淀法等。其中激 光涂層方法由于其容易控制和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，正在日益引起關(guān)注。申請(qǐng)人的前置申請(qǐng) 專利“一種鈦基金屬表面進(jìn)行羥基磷灰石粉末的新型激光涂層工藝”(發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?CN200810121880. 2)通過(guò)近紅外激光直接照射預(yù)先敷設(shè)在鈦合金表面的羥基磷灰石進(jìn)行涂 層。該方法雖然具有工藝簡(jiǎn)單、涂層厚度及羥基磷灰石的比例可控性好的特點(diǎn)，但是在實(shí)際 操作中存在預(yù)敷層均勻度難以控制、如果預(yù)敷層太厚，激光掃描后羥基磷灰石與基體材料 結(jié)合強(qiáng)度不夠等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于金屬表面涂層的雙激 光涂覆裝置。本實(shí)用新型包括脈沖激光器、反射透射鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、聚焦鏡、密封 腔體、真空泵、第一透明窗體和第二透明窗體。球形的密封腔體上開(kāi)有兩個(gè)透明窗體，分別為第一透明窗體和第二透明窗體，第 一透明窗體所對(duì)應(yīng)的光路上由遠(yuǎn)至近依次設(shè)置有脈沖激光器、反射透射鏡和聚焦鏡，反射 透射鏡的正上方設(shè)置有第一反射鏡，第二透明窗體的正上方設(shè)置有第二反射鏡，第一反射 鏡與第二反射鏡在同一水平線上。第一透明窗體和第二透明窗體所在的軸線相互垂直，密 封腔體一側(cè)的真空泵用來(lái)抽取腔內(nèi)的氣體，密封腔體內(nèi)設(shè)置有物料架和目標(biāo)架，物料架與 經(jīng)第一透明窗體出射的激光對(duì)應(yīng)，目標(biāo)架與經(jīng)第二透明窗體出射的激光對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型采用雙激光結(jié)構(gòu)，在熔化物料的同時(shí)保證目標(biāo)對(duì)象的涂覆工作同步進(jìn)
3行，提高了工作效率。封閉的涂覆空間和低壓環(huán)境又能使得涂層均勻。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種雙激光涂覆裝置包括脈沖激光器1、反射透射鏡11、第一反射鏡 2、第二反射鏡3、聚焦鏡10、密封腔體8、真空泵5、第一透明窗體9和第二透明窗體4。激光 器1發(fā)出的激光為Nd:YAG激光或ArF(波長(zhǎng)193nm)準(zhǔn)分子脈沖激光。本實(shí)用新型中的激 光源也可以選用兩個(gè)，并不一定需要從同一激光源中分離出兩路。球形密封腔體8上開(kāi)有兩個(gè)透明窗體，分別為第一透明窗體9和第二透明窗體4， 第一透明窗體9所對(duì)應(yīng)的光路上依次設(shè)置有聚焦鏡10、反射透射鏡11和脈沖激光器1，反 射透射鏡11的正上方設(shè)置有第一反射鏡2，第二透明窗體4的正上方設(shè)置有第二反射鏡3， 第一透明窗體9和第二透明窗體4所在的軸線相互垂直。密封腔體8側(cè)向的真空泵5用來(lái) 抽取腔內(nèi)的氣體，密封腔體8內(nèi)放置有物料架6和目標(biāo)架7，物料架6與經(jīng)第一透明窗體9 出射的激光對(duì)應(yīng)，目標(biāo)架與經(jīng)第二透明窗體4出射的激光對(duì)應(yīng)。利用上述裝置進(jìn)行金屬表面羥基磷灰石材料的涂覆方法如下首先將羥基磷灰石材料和基體鈦金屬材料分別放置于物料架和目標(biāo)架上，物料架 和目標(biāo)架相對(duì)平行并與水平的激光光路成45°角；然后將密封腔抽成真空(氣壓抽至IPa以下)，然后充入水蒸汽或水蒸汽與氬氣混 合體，并保持該壓強(qiáng)，整個(gè)涂層過(guò)程在此壓強(qiáng)下進(jìn)行；脈沖激光器發(fā)出激光，激光束投射到透射反射鏡，其中透射后的光束依次通過(guò)聚 焦鏡、第一透明窗體進(jìn)入密封腔體，投射到與光路成45度的羥基磷灰石材料。在透射反射鏡處發(fā)生反射的激光，經(jīng)過(guò)第一反射鏡、第二反射鏡后從密封腔體上 的第二透明窗體投射到與光路成45度的基體鈦金屬材料上。聚焦的脈沖激光對(duì)密封腔體中的羥基磷灰石材料進(jìn)行激發(fā)，激發(fā)產(chǎn)生的羥基磷灰 石顆粒與腔體內(nèi)充入的氣體混合形成等離子混合體，充滿整個(gè)腔室，部分羥基磷灰石顆粒 吸附到基體鈦金屬材料上，未聚焦的脈沖激光對(duì)密封腔體中的基體鈦金屬材料加熱，使基 體鈦金屬材料上光斑區(qū)的溫度保持在400°C以上(即在基體鈦金屬材料熔點(diǎn)以上)，從而完 成該光斑區(qū)內(nèi)羥基磷灰石材料的涂覆。再調(diào)整基體鈦金屬材料的光斑區(qū)位置，重復(fù)操作直到基體鈦金屬材料的整個(gè)外表 面均完成羥基磷灰石材料的涂覆為止，這樣在基體鈦金屬材料上形成1 10 μ m厚的羥基 磷灰石涂層。
權(quán)利要求一種雙激光涂覆裝置，包括脈沖激光器、反射透射鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、聚焦鏡、密封腔體、真空泵、第一透明窗體和第二透明窗體，其特征在于球形的密封腔體上開(kāi)有兩個(gè)透明窗體，分別為第一透明窗體和第二透明窗體，第一透明窗體所對(duì)應(yīng)的光路上由遠(yuǎn)至近依次設(shè)置有脈沖激光器、反射透射鏡和聚焦鏡；反射透射鏡的正上方設(shè)置有第一反射鏡，第二透明窗體的正上方設(shè)置有第二反射鏡，第一反射鏡與第二反射鏡在同一水平線上；第一透明窗體和第二透明窗體所在的軸線相互垂直，密封腔體一側(cè)的真空泵用來(lái)抽取腔內(nèi)的氣體，密封腔體內(nèi)設(shè)置有物料架和目標(biāo)架，物料架與經(jīng)第一透明窗體出射的激光對(duì)應(yīng)，目標(biāo)架與經(jīng)第二透明窗體出射的激光對(duì)應(yīng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙激光涂覆裝置?，F(xiàn)有的設(shè)備工作效率不高。本實(shí)用新型中的球形的密封腔體上開(kāi)有兩個(gè)透明窗體，分別為第一透明窗體和第二透明窗體，第一透明窗體所對(duì)應(yīng)的光路上由遠(yuǎn)至近依次設(shè)置有脈沖激光器、反射透射鏡和聚焦鏡；反射透射鏡的正上方設(shè)置有第一反射鏡，第二透明窗體的正上方設(shè)置有第二反射鏡，第一反射鏡與第二反射鏡在同一水平線上；第一透明窗體和第二透明窗體所在的軸線相互垂直，密封腔體一側(cè)的真空泵用來(lái)抽取腔內(nèi)的氣體，密封腔體內(nèi)設(shè)置有物料架和目標(biāo)架，物料架與經(jīng)第一透明窗體出射的激光對(duì)應(yīng)，目標(biāo)架與經(jīng)第二透明窗體出射的激光對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效率高。
文檔編號(hào)C23C24/08GK201762443SQ20102025639
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者呂永桂, 陳凱 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)