kHz，所述激光掃描利用多棱鏡系統(tǒng)，使激光束 以2500mm/s的速度逐行逐列燒蝕所述錯(cuò)合金樣品表面，樣品加工范圍為IOOcm 2;所述多棱 鏡系統(tǒng)由高速旋轉(zhuǎn)的多邊形棱鏡、電子驅(qū)動(dòng)放大器和場(chǎng)鏡組成，所述多棱鏡系統(tǒng)的線掃描 范圍和速度均由電腦控制器進(jìn)行控制和設(shè)定，所述電腦控制器提供的信號(hào)通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)放 大電路驅(qū)動(dòng)多棱鏡，可以在一維方向上實(shí)現(xiàn)激光束偏轉(zhuǎn)，同時(shí)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)另一 方向的移動(dòng)，其中鋁合金樣品相對(duì)于激光光束沿X方向移動(dòng)，通過(guò)控制移動(dòng)速度和激光脈 沖重復(fù)頻率，使其脈沖重合度達(dá)到1 % -99 %，完成移動(dòng)后，再沿y方向單步步進(jìn)，通過(guò)控制 步進(jìn)距離，使其光束重合度在y方向達(dá)到1% -99% ;
[0067] 步驟四，樣品經(jīng)過(guò)步驟三激光加工后，將經(jīng)過(guò)加工后的樣品放入電熱干燥箱里烘 烤，在氣壓為普通大氣壓下，濕度為40% RH，溫度為250°C條件下恒溫烘烤2小時(shí)，得到所述 的鋁合金超疏水性自清潔表面。
[0068] 采用上述實(shí)施例1相同的測(cè)試方法和測(cè)試條件測(cè)試所述得到的鋁合金超疏水自 清潔表面的接觸角、滾動(dòng)角。
[0069] 本實(shí)施例制備得到的鋁合金超疏水自清潔表面，其掃描電鏡照片如圖7所示，其 表面呈現(xiàn)微米級(jí)的乳突狀結(jié)構(gòu)。
[0070] 本實(shí)施例制備得到的鋁合金超疏水自清潔表面與水的接觸角示意圖如圖3(e)所 示，滾動(dòng)角示意圖如圖3(f)所示。
[0071] 本實(shí)施例制備得到的鋁合金超疏水自清潔表面與水的接觸角為155. 3°，滾動(dòng)角 為8.3°，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0072] 實(shí)施例4
[0073] 本實(shí)施例的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法，包括以下 具體步驟：
[0074] 步驟一，將待處理的2al2鋁合金拋光，拋光選用功率為370W，研磨盤轉(zhuǎn)速為450轉(zhuǎn) /分，研磨盤直徑為230mm的金相試樣預(yù)磨機(jī)，拋光過(guò)程需要輔助直徑為200mm、1000目的 SiC水砂紙?jiān)谒鲣X合金表面進(jìn)行拋光處理，拋光范圍為IOOcm2，拋光時(shí)間10分鐘，得到表 面拋光后的鋁合金樣品；
[0075] 步驟二，將步驟一所述表面拋光后的鋁合金樣品用超聲波清洗儀清洗，超聲波清 洗儀超聲波頻率為40kHz，用電阻率為18. 25兆歐的去離子水淹沒(méi)樣品表面，在室溫下，連 續(xù)清洗30分鐘，再利用乙醇清洗，清洗干凈后，室溫自然晾干，得到潔凈的鋁合金樣品；
[0076] 步驟三，采用短脈沖激光器，激光器波長(zhǎng)為1064nm，對(duì)步驟二所述得到的潔凈鋁合 金樣品表面進(jìn)行激光加工，在樣品表面加工出無(wú)數(shù)的微結(jié)構(gòu)，所述激光器的脈寬為20ns，單 脈沖能量為〇. lmj，重復(fù)頻率為500kHz，所述激光掃描配合運(yùn)動(dòng)工作平臺(tái)，將步驟二所述得 到的潔凈鋁合金樣品固定于運(yùn)動(dòng)工作平臺(tái)上，利用透鏡將激光光束聚焦在所述樣品上，使 樣品的表面相對(duì)于所述脈沖激光器光束的聚焦刻蝕光斑沿X、y、z三維方向移動(dòng)，速度為 1000mm/ S，通過(guò)逐行逐列燒蝕所述鋁合金樣品表面，實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)的刻蝕；所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單 元為三維伺服精密移動(dòng)平臺(tái)，所述平臺(tái)移動(dòng)的范圍、速度、方向均由計(jì)算機(jī)控制，可沿X、Y、Z 三維方向移動(dòng)，樣品加工范圍為150mm X 150mm;
[0077] 步驟四，樣品經(jīng)過(guò)步驟三激光加工后，將經(jīng)過(guò)加工后的樣品放入電熱干燥箱里烘 烤，在氣壓為普通大氣壓下，濕度為60% RH，溫度為200°C條件下恒溫烘烤2小時(shí)，得到所述 的鋁合金超疏水性自清潔表面。
[0078] 采用上述實(shí)施例1相同的測(cè)試方法測(cè)試所述得到的鋁合金超疏水自清潔表面的 接觸角、滾動(dòng)角。
[0079] 本實(shí)施例制備得到的鋁合金超疏水自清潔表面，其掃描電鏡照片如圖8所示。其 表面呈現(xiàn)微米級(jí)的乳突狀結(jié)構(gòu)。
[0080] 本實(shí)施例制備得到的鋁合金超疏水自清潔表面與水的接觸角示意圖如圖4(g)所 示，滾動(dòng)角示意圖如圖4(h)所示。
[0081] 本實(shí)施例制備得到的鋁合金超疏水自清潔表面與水的接觸角為155.4°，滾動(dòng)角 為9.0°，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0082] 表1為本發(fā)明各實(shí)施例制備得到的鋁合金超疏水自清潔表面接觸角、滾動(dòng)角的測(cè) 試結(jié)果。
[0083] 表 1
[0084]

[0085] 本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為了清楚說(shuō)明本發(fā)明所做的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明 的實(shí)施方式的限定。凡是在本發(fā)明精神和原則內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法，其特征在于：所述方法 包括如下步驟： 步驟一，將待處理的鋁合金表面進(jìn)行拋光預(yù)處理，得到表面拋光后的鋁合金樣品； 步驟二，將步驟一所述表面拋光后的鋁合金樣品放在盛有去離子水的超聲波清洗儀中 清洗，然后再利用乙醇清洗，清洗干凈后，將所述鋁合金樣品表面用冷風(fēng)吹干或室溫自然晾 干，得到潔凈的鋁合金樣品； 步驟三，利用激光加工技術(shù)，采用短脈沖激光器調(diào)節(jié)好相關(guān)的工藝參數(shù)后對(duì)步驟二所 述得到的潔凈鋁合金樣品表面進(jìn)行激光掃描處理，在樣品表面加工出無(wú)數(shù)的微結(jié)構(gòu)； 所述激光掃描米用振鏡系統(tǒng)進(jìn)行光束掃描，振鏡掃描的速度為0.lmm/s-30m/s，激光的 通斷及振鏡系統(tǒng)的掃描范圍、掃描軌跡和加工速度均由計(jì)算機(jī)程序控制和設(shè)定； 或所述激光掃描采用多棱鏡系統(tǒng)進(jìn)行光束掃描，多棱鏡掃描的速度為lm/s-SOOm/s，激 光的通斷及多棱鏡系統(tǒng)的掃描范圍、掃描軌跡和加工速度均由計(jì)算機(jī)程序控制和設(shè)定； 或所述激光掃描使用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，將光束固定，樣品相對(duì)光束運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的 速度為〇.lmm/s-3m/s，激光的通斷、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡和速度均由計(jì)算機(jī)程序控制和設(shè)定； 步驟四，將步驟三所述得到的表面經(jīng)過(guò)激光加工處理后的鋁合金樣品放入恒溫恒濕電 熱干燥箱內(nèi)烘烤，即得到所述鋁合金超疏水自清潔表面； 其中，步驟三所述的短脈沖激光器波長(zhǎng)小于1550nm，平均功率小于80W，所述激光加工 參數(shù)為：脈寬大于l〇ns，單脈沖能量小于I. 03mJ。2. 如權(quán)利要求1所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法，其 特征在于：所述的鋁合金為2al2鋁合金。3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面 的方法，其特征在于：所述短脈沖激光器的重復(fù)頻率為70kHz-1000kHz，所述脈寬為 10ns-500ns〇4. 如權(quán)利要求3所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方 法，其特征在于：所述短脈沖激光器的波長(zhǎng)為l〇64nm，所述短脈沖激光器的重復(fù)頻率為 100kHz-500kHz，脈寬為 20ns-240ns，所述單脈沖能量為 0?lmJ-0. 6mJ。5. 如權(quán)利要求4所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法， 其特征在于：所述脈寬為240ns，所述單脈沖能量為0. 35mJ-0. 6mJ，所述激光掃描速度為 1000mm/s-2000mm/s〇6. 如權(quán)利要求4所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法， 其特征在于：所述脈寬為20ns，所述單脈沖能量為0.ImJ-O. 12mJ，所述激光掃描速度為 1000mm/s-2500mm/s〇7. 如權(quán)利要求5所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法，其 特征在于：所述單脈沖能量為0. 6mJ，所述短脈沖激光器的重復(fù)頻率為IOOkHz。8. 如權(quán)利要求1所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法， 其特征在于：步驟四中所述電熱干燥箱內(nèi)的壓力為普通大氣壓，濕度為40%-60%RH，溫度為 100°C-250°C，所述樣品烘烤的時(shí)間為2-8小時(shí)，所述電熱干燥箱內(nèi)的溫度誤差為±1°C。9. 如權(quán)利要求8所述的一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法，其 特征在于：所述恒溫恒濕電熱干燥箱內(nèi)的濕度為55%RH，溫度為200°C，烘烤的時(shí)間為4小
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用短脈沖激光制備鋁合金超疏水自清潔表面的方法，屬于金屬基材表面改性技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先將鋁合金樣品進(jìn)行拋光預(yù)處理，然后分別利用去離子水和無(wú)水乙醇清洗樣品表面后冷風(fēng)吹干或晾干，再利用激光加工技術(shù)，采用短脈沖激光調(diào)節(jié)好相關(guān)的工藝參數(shù)后對(duì)樣品進(jìn)行表面處理，在樣品表面加工出無(wú)數(shù)的微結(jié)構(gòu)，加工完成后，將經(jīng)過(guò)加工后的樣品放入電熱干燥箱內(nèi)烘烤，得到表面具有微米級(jí)乳突狀結(jié)構(gòu)的鋁合金超疏水自清潔表面，該表面具備有非常好的超疏水性能和優(yōu)異的自清潔功能。本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，效率高，能耗少，成本低，綠色環(huán)保，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
【IPC分類】C22F3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104911520
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510281694
【發(fā)明人】吳穎, 劉頓, 趙城, 彼得·班尼特, 陳列, 翟中生, 婁德元, 楊奇彪, 關(guān)來(lái)慶
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日