[發明專利]鋁合金飛秒激光清洗-超疏水微納表面一步法制備方法

有效

• 申請號: 202110337183.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113059324B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 楊尚磊
• 申請（專利權）人: 昆山申為激光科技有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K26/362;B08B7/00
• 代理公司: 蘇州言思嘉信專利代理事務所(普通合伙) 32385
• 代理人: 劉巍

本發明公開了一種鋁合金飛秒激光清洗－超疏水微納表面一步法制備方法，通過飛秒激光加工設備對鋁合金表面進行加工，所述飛秒激光加工設備包括飛秒激光發射器、衰減器、反射鏡、掃描振鏡、物鏡和鋁合金板材，該制備方法包括以下加工步驟：步驟一、預處理；步驟二、激光清洗和刻蝕；步驟三、水接觸實驗。本發明的有益效果是，本發明對鋁合金表面采用的飛秒激光一步法制備微納表面，一步法的制備方法即飛秒激光分三步完成，第一步即激光清洗，第二、三步即激光刻蝕，分別先后采用20％、50％、100％的激光能量對鋁合金表面進行清洗及刻蝕，分三次清洗及刻蝕后的鋁合金微納表面具有不同深度的織構，此微納制備的織構呈花瓣狀孔洞形，對其疏水性有較大提升。

技術領域

本發明涉及領域，特別是一種鋁合金飛秒激光清洗-超疏水微納表面一步法制備方法。

背景技術

鋁合金在汽車、航天、民用以及高鐵等領域有著廣泛的應用，鋁合金表面的氧化膜延長了其使用壽命。隨著科技的發展，對鋁合金微納表面的超疏水性質的應用越來越重視。隨著對鋁合金微納表面精度要求不斷提高，使用普通的車削技術不能滿足其鋁合金表面超疏水需求。

當鋁合金在汽車或高鐵等交通工具上使用時，如果鋁合金表面具有超疏水性時，就能更好的疏水，起到防護的作用。而對于像石油管道等一些埋于地下或暴露于空氣中的鋁合金設備，不僅需要做到防土壤腐蝕和大氣腐蝕，還需要避免與水大量接觸，產生電化學腐蝕。因此在鋁合金的微納表面需要做到疏水的效果，以此來減少對鋁合金管道的腐蝕。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種鋁合金飛秒激光清洗-超疏水微納表面一步法制備方法。

實現上述目的本發明的技術方案為，鋁合金飛秒激光清洗-超疏水微納表面一步法制備方法，通過飛秒激光加工設備對鋁合金表面進行加工，所述飛秒激光加工設備包括飛秒激光發射器、衰減器、反射鏡、掃描振鏡、物鏡和鋁合金板材，該制備方法包括以下加工步驟：

步驟一、預處理：將鋁合金板材表面進行打磨拋光后，再用酒精和超聲波進行清洗，然后放置在飛秒激光的加工位置處；

步驟二、激光清洗和刻蝕：

A.飛秒激光發射器發射激光束，采用較小的激光能量對鋁合金板材表面進行清洗，清洗出一個直徑較大的圓；

B.飛秒激光發射器同時發射四道激光光束，采用中等激光能量在鋁合金板材表面刻蝕四個向外切的小圓，四個圓的尺寸相同，且都處于步驟A中所述的大圓內；

C.采用最大能量的激光能量對鋁合金板材表面進行刻蝕，此時只有一個激光光斑輻射鋁合金板材表面，此時激光刻蝕是以步驟A中所述的較大圓的圓心處，向外刻蝕與步驟B中的小圓尺寸相同，得到的鋁合金板材表面制備出小尺度的精細微納結構，此時微納結構表面呈花瓣狀孔洞形；

步驟三、水接觸實驗：當水接觸到鋁合金板材表面的微納結構后，接觸角大于150°，即為合格。

作為對本發明的進一步補充，所述飛秒激光發射器與所述衰減器、反射鏡處于同一高度，所述反射鏡與所述衰減器呈45度夾角放置。

作為對本發明的進一步補充，所述反射鏡與所述掃描振鏡、物鏡和鋁合金板材處于同一豎向平面內。

作為對本發明的進一步補充，所述步驟二A中的飛秒激光采用20％的激光能量，此時飛秒激光的光斑直徑為70um。

作為對本發明的進一步補充，所述步驟二B中的飛秒激光采用50％的激光能量，此時飛秒激光的光斑直徑為50um。

作為對本發明的進一步補充，所述步驟二C中采用100％的激光能量，此時飛秒激光的光斑直徑為30um。

作為對本發明的進一步補充，所述飛秒激光的波長為800nm，脈寬為100fs，重復頻率為10kHz，光斑搭接率為66.7％。