[发明专利]铝合金飞秒激光清洗-超疏水微纳表面一步法制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金飞秒激光清洗－超疏水微纳表面一步法制备方法，通过飞秒激光加工设备对铝合金表面进行加工，所述飞秒激光加工设备包括飞秒激光发射器、衰减器、反射镜、扫描振镜、物镜和铝合金板材，该制备方法包括以下加工步骤：步骤一、预处理；步骤二、激光清洗和刻蚀；步骤三、水接触实验。本发明的有益效果是，本发明对铝合金表面采用的飞秒激光一步法制备微纳表面，一步法的制备方法即飞秒激光分三步完成，第一步即激光清洗，第二、三步即激光刻蚀，分别先后采用20％、50％、100％的激光能量对铝合金表面进行清洗及刻蚀，分三次清洗及刻蚀后的铝合金微纳表面具有不同深度的织构，此微纳制备的织构呈花瓣状孔洞形，对其疏水性有较大提升。

技术领域

本发明涉及领域，特别是一种铝合金飞秒激光清洗-超疏水微纳表面一步法制备方法。

背景技术

铝合金在汽车、航天、民用以及高铁等领域有着广泛的应用，铝合金表面的氧化膜延长了其使用寿命。随着科技的发展，对铝合金微纳表面的超疏水性质的应用越来越重视。随着对铝合金微纳表面精度要求不断提高，使用普通的车削技术不能满足其铝合金表面超疏水需求。

当铝合金在汽车或高铁等交通工具上使用时，如果铝合金表面具有超疏水性时，就能更好的疏水，起到防护的作用。而对于像石油管道等一些埋于地下或暴露于空气中的铝合金设备，不仅需要做到防土壤腐蚀和大气腐蚀，还需要避免与水大量接触，产生电化学腐蚀。因此在铝合金的微纳表面需要做到疏水的效果，以此来减少对铝合金管道的腐蚀。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种铝合金飞秒激光清洗-超疏水微纳表面一步法制备方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，铝合金飞秒激光清洗-超疏水微纳表面一步法制备方法，通过飞秒激光加工设备对铝合金表面进行加工，所述飞秒激光加工设备包括飞秒激光发射器、衰减器、反射镜、扫描振镜、物镜和铝合金板材，该制备方法包括以下加工步骤：

步骤一、预处理：将铝合金板材表面进行打磨抛光后，再用酒精和超声波进行清洗，然后放置在飞秒激光的加工位置处；

步骤二、激光清洗和刻蚀：

A.飞秒激光发射器发射激光束，采用较小的激光能量对铝合金板材表面进行清洗，清洗出一个直径较大的圆；

B.飞秒激光发射器同时发射四道激光光束，采用中等激光能量在铝合金板材表面刻蚀四个向外切的小圆，四个圆的尺寸相同，且都处于步骤A中所述的大圆内；

C.采用最大能量的激光能量对铝合金板材表面进行刻蚀，此时只有一个激光光斑辐射铝合金板材表面，此时激光刻蚀是以步骤A中所述的较大圆的圆心处，向外刻蚀与步骤B中的小圆尺寸相同，得到的铝合金板材表面制备出小尺度的精细微纳结构，此时微纳结构表面呈花瓣状孔洞形；

步骤三、水接触实验：当水接触到铝合金板材表面的微纳结构后，接触角大于150°，即为合格。

作为对本发明的进一步补充，所述飞秒激光发射器与所述衰减器、反射镜处于同一高度，所述反射镜与所述衰减器呈45度夹角放置。

作为对本发明的进一步补充，所述反射镜与所述扫描振镜、物镜和铝合金板材处于同一竖向平面内。

作为对本发明的进一步补充，所述步骤二A中的飞秒激光采用20％的激光能量，此时飞秒激光的光斑直径为70um。

作为对本发明的进一步补充，所述步骤二B中的飞秒激光采用50％的激光能量，此时飞秒激光的光斑直径为50um。

作为对本发明的进一步补充，所述步骤二C中采用100％的激光能量，此时飞秒激光的光斑直径为30um。

作为对本发明的进一步补充，所述飞秒激光的波长为800nm，脉宽为100fs，重复频率为10kHz，光斑搭接率为66.7％。