[发明专利]一种用于聚合物/金属混合结构中界面微结构加工新方法

说明书

本发明公开了一种金属材料界面微结构加工新方法，尤其涉及一种用于聚合物/金属混合结构中界面微结构加工新方法，使用窄脉冲激光束的激光表面处理技术，更特别适用于高强钢、铝等金属表面形成精细周期性微结构。主要步骤为：1)将金属材料待加工表面进行预处理；2)在预处理的待加工表面上进行微造型，加工出精细周期性微结构；3)关闭脉冲激光束，激光作用停止后，冷却。本发明可在不改变金属表面韧性的情况下，形成精细周期结构的激光表面处理方法，极大提高了其表面粗糙度的规律性，增强了聚合物‑混合结构的界面粘接性能以及使用寿命，整个过程无污染，方法简单，易操作。

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理方法，尤其涉及一种用于聚合物/金属混合结构中界面微结构加工新方法，使用窄脉冲激光束的激光表面处理技术，更特别适用于高强钢、铝等金属表面形成精细周期性微结构，属于汽车轻量化新材料领域。

背景技术

在传统汽车工业中，聚合物和金属分别单独使用。随着节能减排和轻量化要求，将高强度金属与低重量聚合物混合使用的聚合物-金属混合结构得到发展。但两者之间的界面性能是保证混合结构正常服役的关键，其中，形成界面的微机械锁合是提高界面强度的有效方法之一。但目前对金属表面采用的各种物理(如：磨砂，去脂，喷丸法等)和化学(如：酸洗，涂有机硅烷法等)方法，一般只能去除金属表面的杂质、一定程度提高界面有效粘接面积，尚无法形成有序的界面微观结构。有序的界面微观结构对于有效提高和控制混合结构的表面能，延长使用寿命，具有重要意义。因此，设计一种界面微结构加工新方法是本发明的目的。

发明内容

1、发明目的：

本发明的目的是为克服现有技术的不足,提供一种用于高强钢、铝等常用粘接金属材料，在不改变金属表面韧性的情况下，形成精细周期结构的激光表面处理方法，极大提高了其表面粗糙度的规律性，增强了聚合物-混合结构的界面性能，整个过程无污染，方法简单，易操作。

2、技术方案：

本发明可通过本技术方案实现。利用高能激光可实现去除材料的特性以及激光与被加工件表面角度的可调整性，发明一种用于聚合物-金属混合结构的新型激光金属界面处理方法工作系统，见附图。装置主要包括控制系统，气体供给系统，循环水冷系统，运动系统，激光器，光路系统、工件以及支撑台。他们之间的位置关系是，控制系统分别与循环水冷系统、运动系统、气体供给系统相接，分别对激光器进行控制，光路系统是上述系统的末端，实现可调激光的输出。

所述控制系统为购买件，型号为32位STM32F205RF微处理器，片内RAM为128KB，片内ROM为512KB，通过编程可以实现信号处理与控制。主要实现对激光器的运动控制，通过控制气体供给系统将金属熔融物以及气化物吹走，控制水冷系统实现对激光器的冷却。

所述激光器为购买件(P秒激光器)。使用Rofin公司的皮秒激光器StarpicoV.2.0。激光中心波长1064nm，重复频率30MHz。实现激光的输出。

所述气体供给系统为购买件。包括单向电磁阀以及氮气瓶构成。所述单向电磁阀型号为QZS，工作压力0-25kgf/cm²。主要功能是输出氮气将金属熔融物及气化物吹出。

所述循环水冷系统包括压缩机、制冷器，主要实现对激光器的冷却。所述水冷系统型号为LS-8。

所述运动系统，主要包括导轨，激光运动控制器。所述导轨为购买件，型号为Y110TA，分辨率1μm；所述激光运动控制器为购买件，型号为GE-300-SX-LASER，16路通用数字输入和16路通用数字输出，通过编程和信号输出实现对激光器的控制。

所述光路系统，主要包括镀有99％的介质膜的高反反射镜，高速振镜，型号为SCANcube-10-1064nm，聚焦镜等均为购买件，通过光路系统可实现对空间光路的传输和聚焦。

所述工件为待加工件。材料可为钢、铝等车用聚合物粘接金属材料。