一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，属于表面激光清洗技术领域。本发明专利技术提供的利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，包括以下步骤：对不锈钢表面的油漆层表面进行脉冲激光清洗，在不锈钢表面形成微纳米结构层；所述微纳米结构层的微纳结构的单体尺寸为50～5000nm；所述脉冲激光清洗的扫描速度为20～50cm/s。本发明专利技术提供的方法，能够高效、优质、无污染地实现激光清洗‑形成微纳米结构层一体化，工艺简单、成本低，可实现连续大规模作业，而且不会影响不锈钢的服役性能。

【技术实现步骤摘要】
一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法
本专利技术涉及表面激光清洗
，具体涉及一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法。
技术介绍
微纳米结构是指尺寸在微米级、纳米级的表面结构，对传统结构材料进行表面微纳米结构化处理，使其具备特殊的表面性能，可拓展其作为新型功能材料的应用前景。目前，针对材料表面微纳米结构制备的方法主要有熔体快速凝固法、电化学沉积法和超音速火焰喷涂法。熔体快速凝固法是先将母合金熔配均匀，然后采用提纯和快冷的方式使合金液在短时间内急冷成形，得到表面具有一定规律性结构的材料。电沉积镀层方法，是在普通镀液中加入微米或纳米微粒，搅拌状态下使纳米粒子与金属共沉积而得到的镀层，称为微纳米复合镀层。超音速火焰喷涂法是将燃气和氧气分别输入燃烧，同时从喷管轴向圆心处由载气(如氮气或压缩空气)喷涂金属粉末，将粉末加热熔化和加速，通过喷管到达材料表面形成纳米涂层。然而，上述方法普遍存在工艺比较复杂、制备效率不高的问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，本专利技术提供的方法具有高效、无污染且工艺简单的特点。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，包括以下步骤：对不锈钢表面的油漆层表面进行脉冲激光清洗，在不锈钢表面形成微纳米结构层；所述微纳米结构的单体尺寸为50～5000nm；所述脉冲激光清洗的扫描速度为20～50cm/s。在本专利技术中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。优选的，所述微纳米结构层的厚度为5～50μm。优选的，所述脉冲激光清洗的工作参数包括：激光波长为193～10600nm，重复频率为0.5～30kHz，脉冲宽度为1～50ns，输出功率为20～30W，扫描搭接率为3～5％，采用S型扫描路径。优选的，所述脉冲激光清洗的方法为脉冲激光直接辐射法。优选的，所述激光波长为1064nm。优选的，所述脉冲激光清洗利用的激光器为光纤激光器。优选的，所述脉冲激光清洗的光斑的形状为圆形；所述光斑的直径为0.3～0.9mm。优选的，所述油漆层的厚度为20～50μm。本专利技术提供了一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，包括以下步骤：对不锈钢表面的油漆层表面进行脉冲激光清洗，在不锈钢表面形成微纳米结构层；所述微纳米结构层的微纳结构的单体尺寸为50～5000nm。本专利技术提供的方法，能够高效、优质、无污染地实现激光清洗-形成微纳米结构层一体化，不引入消耗性物资，对基体损伤小，工艺简单、成本低，可实现连续大规模作业，而且不会影响不锈钢的服役性能；而且，由于激光的冲击效应与热效应，在脉冲激光清洗后的不锈钢表面形成一层微纳米结构，这会导致表面晶格缺陷增加，阻碍位错运动，提高脉冲激光清洗后不锈钢表面抵抗外力变形的作用，能够用于制备超高光吸收、超疏水、防蚀、防菌、低流阻等材料表面，在传感器、太阳能吸收器、涡轮叶片、机翼、雷达通讯等领域有重要应用前景。附图说明图1为实施例1制备的微纳米结构层的二维形貌图；图2为实施例1制备的微纳米结构层的三维形貌图；图3为实施例2制备的微纳米结构层的二维形貌图；图4为实施例2制备的微纳米结构层的三维形貌图；图5为实施例3制备的微纳米结构层的二维形貌图；图6为实施例3制备的微纳米结构层的三维形貌图；图7为对比例1制备的微纳米结构层的二维形貌图；图8为对比例1制备的微纳米结构层的三维形貌图；图9为实施例4制备的微纳米结构层放大5000倍的SEM图；图10为实施例4制备的微纳米结构层放大100000倍的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，包括以下步骤：对不锈钢表面的油漆层表面进行脉冲激光清洗，在不锈钢表面形成微纳米结构层；所述微纳米结构层的微纳结构的单体尺寸为50～5000nm；所述脉冲激光清洗的扫描速度为20～50cm/s。在本专利技术中，所述不锈钢优选为304不锈钢或45不锈钢。在本专利技术中，所述油漆层的厚度优选为20～50μm，更优选为25～40μm，最优选为30～35μm。本专利技术对于所述油漆层的油漆种类没有特殊限定，任意种类的油漆均可，具体如TB06-9(武汉富莱德化工有限责任公司)。在本专利技术中，所述扫描速度为20～50cm/s，优选为25～45cm/s，更优选为30～40cm/s。在本专利技术中，所述扫描速度过快导致基体表面污染物无法去除干净，激光与基体表面不能够直接接触，产生的冲击效应与热效应不够强烈不能产生微纳米结构，所述扫描速度过慢导致激光与基体表面作用时间过长，烧蚀现象严重，表面微纳米结构被破坏。在本专利技术中，所述脉冲激光清洗的方法优选为脉冲激光直接辐射法。在本专利技术中，所述脉冲激光清洗的工作参数包括：激光波长优选为193～10600nm，更优选为1064nm；重复频率优选为0.5～30kHz，更优选为5～25kHz，最优选为10～20kHz；脉冲宽度优选为1～50ns，更优选为10～40ns，最优选为20～30ns；输出功率优选为20～30W，更优选为22～28W，最优选为25～26W；光斑形状优选为圆形，所述光斑的直径优选为0.3～0.9mm，更优选为0.4～0.8mm，最优选为0.5～0.6mm；扫描搭接率优选为3～5％，更优选为3.5～4.5％，最优选为4％；优选采用S型扫描路径。在本专利技术中，所述脉冲激光清洗采用的激光器优选为光纤激光器。在本专利技术中，所述微纳米结构层的厚度优选为5～50μm，更优选为10～40μm，最优选为15～35μm。在本专利技术中，所述微纳米结构层的微纳结构的单体尺寸为50～5000nm，优选为50～2000nm，更优选为500～1000nm。下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1采用脉冲激光直接辐射法对304不锈钢表面的油漆层(油漆种类是TB06-9，厚度为40μm)的304不锈钢表面进行脉冲激光清洗，在不锈钢表面得到微纳米结构层；其中，脉冲激光直接辐射法的工作参数为：采用光纤激光器，激光波长为1064nm，重复频率为10kHz，脉冲宽度为50ns，输出功率为30W，扫描速度为30cm/s，采用直径为0.3mm的圆形光斑，扫描搭接率为4％，采用S型扫描路径；得到的微纳米结构层的单体尺寸为500nm，微纳米层厚度为9.5μm。实施例2按照实施例1的方法制备微纳米结构层，与实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，包括以下步骤：/n对不锈钢表面的油漆层进行脉冲激光清洗，在不锈钢表面形成微纳米结构层；/n所述微纳米结构层的微纳结构的单体尺寸为50～5000nm；/n所述脉冲激光清洗的扫描速度为20～50cm/s。/n

【技术特征摘要】
20200805 CN 20201078095821.一种利用脉冲激光清洗不锈钢表面形成微纳米结构层的方法，包括以下步骤：
对不锈钢表面的油漆层进行脉冲激光清洗，在不锈钢表面形成微纳米结构层；
所述微纳米结构层的微纳结构的单体尺寸为50～5000nm；
所述脉冲激光清洗的扫描速度为20～50cm/s。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微纳米结构层的厚度为5～50μm。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉冲激光清洗的工作参数包括：激光波长为193～10600nm，重复频率为0.5～30kHz，脉冲宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思捷，刘鹏飞，杨军伟，郭杰，李静，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京;11