[发明专利]一种飞秒激光高速制备深海防腐材料表面处理方法

说明书

本发明公开了飞秒激光高速制备深海防腐材料表面处理方法，包括如下步骤：设计并组装好飞秒激光转轮扫描加工系统；基于飞秒激光转轮扫描加工系统采用飞秒激光加工技术在材料表面制备超疏水结构，飞秒激光转轮扫描加工系统可发射不同波长、脉宽的激光。本发明的有益效果为：采用飞秒激光转轮扫描加工系统在材料表面加工微纳尺度的超疏水结构，得到的该疏水层表面与水的接触角大于150°且滚动角小于10°，能有效解决化学刻蚀以及单一激光加工超疏水层难以控制以及效率低下的问题，提高了制备深海设备防腐层的效率；由于飞秒激光转轮扫描加工精度高、速度快，加工的微结构稳定，能有效提升深海设备的强韧性，进而实现深海环境下的防腐技术，延长在深海条件下应用寿命。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种飞秒激光高速制备深海防腐材料表面处理方法。

背景技术

腐蚀是指(包括金属和非金属)在周围介质(水，空气，酸，碱，盐，溶剂等)作用下产生损耗与破坏的过程。深海环境是一种极为苛刻的腐蚀环境，尤其对于金属而言是高腐蚀性环境，其中的氧浓度、光照量、pH、温度、盐度、流速等条件与浅海环境中大不相同。深海防腐应用基础研究包括新型耐蚀材料研究、电化学保护技术、高性能缓蚀剂、防腐蚀涂层及表面处理技术，就目前而言，阴极保护与重防腐涂料是海洋工程中主要的防腐蚀技术。由于设计简单、管理维护方便，在海洋防腐工程中大多采用牺牲阳极阴极保护系统。但国内外的相关深海环境下牺牲阳极的放电性能发生恶化，以Al-Zn-In牺牲阳极为例，在深海环境下其放电量仅为浅海环境下的12％，电流效率仅为25％，无法适应深海环境下防腐蚀工程的需要。相反，有机防腐蚀涂层因为操作简单、成本低、防护性好、维护方便，具有广阔的应用前景。

目前看来，随着海洋深度的增加，海水压力增大直接导致海水在涂层中的渗透速度和渗透量加大，缩短涂料发挥屏蔽保护作用的时间，加速涂料失效过程，使涂料提前丧失对基底金属的防护性能，因此通过减少海水与设备的接触使得海水与设备表面形成一层超疏水层就可以有效减少腐蚀。但目前通过化学方式制备超疏水结构的方式效率低，耗时长，因此通过化学刻蚀的方式已经难以满足快速高效形成防腐结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种飞秒激光高速制备深海防腐材料表面处理方法，以克服上述现有技术中的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种飞秒激光高速制备深海防腐材料表面处理方法，包括如下步骤：

S100、设计并组装好飞秒激光转轮扫描加工系统；

S200、基于飞秒激光转轮扫描加工系统采用飞秒激光加工技术在材料表面制备超疏水结构，飞秒激光转轮扫描加工系统可发射不同波长、脉宽的激光。

在上述方案中，飞秒激光转轮扫描加工系统包括飞秒激光器、光路构件和转轮扫描加工光路，飞秒激光器所发射的激光光束经光路构件射入转轮扫描加工光路，由转轮扫描加工光路射出的光束垂直射向材料表面。

在上述方案中，转轮扫描加工光路包括第一反射镜、校准镜、多边形反射镜、旋转机构、第一远心镜和第二远心镜，多边形反射镜通过旋转机构进行转动，第一反射镜和校准镜布置于多边形反射镜的一侧，且以上下分布的形式平行布置，第一远心镜和第二远心镜依次布置于多边形反射镜的下方；飞秒激光器所发射的激光光束经光路构件射入第一反射镜，并再依次经由校准镜、多边形反射镜、第一远心镜、第二远心镜后由第一远心镜反射垂直射向材料表面。

在上述方案中，经第一远心镜后垂直射向材料表面的单束激光功率为6w～20w，扫描线间隔为40μm～200μm，激光能量密度0.1J/cm²～4J/cm²，扫描速度为100mm/s。

在上述方案中，飞秒激光器具有A、B两发射口，A、B两发射口可发射不同波长、脉宽的激光，A、B两发射口不可同时发射激光。