本学位论文课题研究为北京市松宇喷涂厂委托的工业工程实践项目,该项目取得的成果已经在工业生产中验证其应用可行性。在社会生活中,金属材料因其优异的性能而得到广泛应用,但是金属易受到所处环境的影响发生腐蚀,导致其性能寿命下降。当前工业应用中,含氟聚合物表面涂层技术是解决金属材料腐蚀有效而又经济的方式。其中应用最多的是被称为“塑料王”的PTFE(聚四氟乙烯)以及其衍生材料FEP(聚全氟乙丙稀)、PFA(聚全氟代烷氧基聚合物)。烘烤炉高温烧结固化是传统的PTFE、FEP、PFA涂料固化成形制备工艺,但该工艺存在无法对大型结构件和复杂结构件进行涂装、无法对脱落涂层进行便捷修复、无法制备特殊形状涂层、而且器件在炉内易碰撞致伤等诸多缺点。激光表面处理技术是一种可实现远距离非接触式辐照固化、高自由度辐照固化及对局部涂层修复非常有效的再制造技术。本研究基于已有的激光表面处理技术,提出利用激光辐照方式取代烘烤固化工艺来制备PTFE、FEP、PFA三种氟聚合物涂层,以弥补目前烘烤固化工艺的不足。研究中获得了激光辐照制备涂层的最佳工艺参数,根据实验结果以及过程的分析得出激光辐照制备氟聚合物涂层的机理,对相关实验现象进行解释;并针对涂层的均匀化问题,设计制作了相关激光光束均束装置,使用效果理想。研究中首先使用光纤激光直接辐照制备三种氟聚合物涂层,实验发现,直接辐照制备方式成功地将氟聚合物涂料固化,获得厚度均匀(平均厚度约12μm),形状可控制的涂层。但是受光纤激光光斑能量呈高斯分布的影响,制备出的涂层,沿激光扫描路径有带状条纹。针对此现象,研究中设计制作了一种带式积分镜光束整形系统,成功解决直接辐照制备涂层时,光斑能量呈高斯分布造成的部分涂料过度熔融甚至灼烧的缺陷。通过对实验结果成分结构检测和实验过程的研究分析,研究发现材料经激光辐照加工后材料成分、结构并没有发生变化。整个制备过程就是交联固化的物理过程,保持了PTFE、FEP、PFA材料固有的特性。分析认为材料在激光辐照的作用下,晶格震荡,造成原来大分子链的断裂和自由基的产生,生成的自由基在分子内或分子间迁移,相互之间再次结合,发生交联。交联后的氟聚合物克服原来材料中大分子链与链之间缺乏紧密结合力,使得整个氟聚合物材料在经受外力及环境温度影响时产生变形或发生破坏等缺点。所以交联固化后的三种涂层既保持了原材料固有特性,如具有超耐候性、耐腐蚀性和优越的自清洁性等一系列优异的性能,而且涂层内部结构变得更加致密,不容易被外力破会,造成脱落损伤。研究是针对当前工业生产中PTFE、FEP、PFA涂层制备工艺的诸多问题提出的,在充分调研三种氟聚合物加工特点以及激光表面处理技术后,提出利用激光辐照方式制备三种氟聚合物涂层的技术方案,通过一系列工艺优化和技术优化后,成功制备出质量优越、形状可控的PTFE、FEP、PFA防腐涂层,并且对涂层的制备成形过程、涂层特性进行了分析研究,得出激光辐照制备PTFE、FEP、PFA氟聚合涂层的机理。