一种乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺制造技术

本发明专利技术提供一种乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺，该工艺采用激光粗化钛合金板的表面，在激光粗化后的钛合金板的表面同时注射乙醇溶液和进行激光加工具有栅格结构的骨架，实现钛合金板表面的润湿性能；打磨去除钛合金板表面的重熔脊，并通过氟硅烷修饰以及热处理以实现钛合金板表面的疏水疏油性能；所述栅格结构从钛合金板的一侧向另一侧呈梯度变化逐渐缩小。本发明专利技术乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺可兼顾钛合金板表面的润湿性和梯度疏水性，解决了现有方法处理钛合金板的梯度疏水表面存在润湿性低和不易控制的弊端，同时降低制作成本，可实现稳定的自动化生产。化生产。化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺


[0001]本专利技术涉及激光加工
，更具体地说，涉及一种乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺。

技术介绍

[0002]钛合金板因其良好的力学性能、高屈服强度、优良的耐蚀性，被广泛地应用于工业集水基板中。由于钛合金板表面润湿性低且一致，无法实现快速定向集水，因此需要对钛合金板表面作梯度疏水处理。
[0003]目前一般通过逐渐溶液上升法、循序渐进基体移动法、气相扩散法和物理气相沉积法等控制加工时间来制作钛合金板梯度疏水表面，但是这些制作方法成本高、不易控制，难以实现稳定的自动化生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺，该工艺可兼顾钛合金板表面的润湿性和梯度疏水性，解决了现有方法处理钛合金板的梯度疏水表面存在润湿性低和不易控制的弊端，同时降低制作成本，可实现稳定的自动化生产。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案予以实现：一种乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺，其特征在于：采用激光粗化钛合金板的表面，在激光粗化后的钛合金板的表面同时注射乙醇溶液和进行激光加工具有栅格结构的骨架，实现钛合金板表面的润湿性能；打磨去除钛合金板表面的重熔脊，并通过氟硅烷修饰以及热处理以实现钛合金表面的疏水疏油性能；所述栅格结构从钛合金板的一侧向另一侧呈梯度变化逐渐缩小。
[0006]在上述方案中，通过乙醇辅助激光加工可以提高钛合金板的润湿性，以提高疏水性来实现快速收集水滴，同时通过控制栅格的大小获得不同疏水表面，从而形成梯度疏水表面，促进水运输，制作成本低、易控制，并且可以实现稳定的自动化生产。另外，栅格结构呈梯度变化逐渐缩小的设计可以使得该钛合金板可以获得不同润湿性区域，润湿性由大到小，可以使水滴产生拉普拉斯梯度压力，这样有利于小水滴凝聚成大水滴，从而有利于集水，以使得钛合金板实现快速定向集水。
[0007]所述采用激光粗化钛合金板的表面，在激光粗化后的钛合金板的表面同时注射乙醇溶液和进行激光加工具有栅格结构的骨架，实现钛合金板表面的润湿性能；打磨去除钛合金板表面的重熔脊，并通过氟硅烷修饰以及热处理以实现钛合金板表面的疏水疏油性能是指，包括以下步骤：
[0008]步骤1，采用微注射器装入浓度≥99.7％的乙醇溶液；
[0009]步骤2，在氩气氛围中，利用激光粗化精铣过的钛合金板表面；
[0010]步骤3，利用微注射器在激光粗化后的钛合金板表面注射乙醇溶液，同时利用激光
加工具有栅格结构的骨架；注射乙醇溶液和激光加工相互同时协作在激光粗化后的钛合金板表面进行加工；
[0011]步骤4，利用砂纸打磨去除钛合金板表面的重熔脊，并用超声波清洗碎屑；
[0012]步骤5，利用氟硅烷修饰钛合金板表面，并进行热处理。
[0013]步骤1和步骤2之间，还包括利用数控铣床精铣钛合金板表面的步骤。
[0014]精铣钛合金板表面是采用直径为16mm的圆柱端铣刀；精铣切削参数为：进给量是100mm/min，转速是1500rpm，切削深度是0.02mm。
[0015]步骤2中，激光粗化的参数为：平均功率是10W，离焦量是0mm，重复频率是20kHz，扫描速度是500mm/s，扫描行间距是0.005mm，扫描次数是2。
[0016]步骤3中，加工形成的每个栅格结构所需的乙醇溶液量为5ul。
[0017]步骤3中，每个栅格结构和每个栅格结构四周的骨架作为一个单元，每一个单元的最大尺寸为400um，激光加工参数为：平均功率是20W，离焦量是0mm，频率是40kHz，扫描速度是150mm/s，扫描间距是0.001mm，扫描次数是50，扫描路径为“回”字。
[0018]步骤4中，利用1000CW的砂纸打磨去除钛合金板表面的重熔脊，打磨次数为100次，并利用频率为28kHz的超声波清洗钛合金板20min，清除碎屑。
[0019]步骤5中，对钛合金板表面进行氟硅烷修饰，氟硅烷乙醇溶液的浓度为0.5％(w/w)；将钛合金板浸泡于溶液20min，取出后再进行热处理。
[0020]步骤5中，所述热处理是指将浸泡溶液后的钛合金板放入恒温烘箱中热处理20min，烘箱温度为100℃。
[0021]本专利技术乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺中，在乙醇辅助下激光加工，这可以使材料表面和内部结构因为气泡运动和乙醇快速冷却而形成许多微孔，这些微孔可以容纳空气，从而使得固体表面的润湿性增加(接触角变大，疏水性更好)。另外，在乙醇辅助下激光加工，可以增加材料表面和内部结构的碳含量，碳作为非极性原子，而水作为极性分子，两者具有排斥作用，从而提高了润湿性。同时，栅格结构的骨架形成梯度疏水表面，促进水运输，制作成本低、易控制，并且可以实现稳定的自动化生产。
[0022]在步骤3中，先利用微注射器在即将加工的钛合板金表面的栅格结构注射少量乙醇，然后使用激光器对这一栅格结构进行快速加工，每一个单元的栅格结构注射一次乙醇，避免乙醇暴露在空气中快速蒸发的问题，保证钛合金板是在乙醇辅助下进行激光加工的，同时又可以避免过量乙醇在激光作用下起燃。另外，栅格结构呈梯度变化逐渐缩小的设计可以使得该钛合金板可以获得不同润湿性区域，润湿性由大到小，可以使水滴产生拉普拉斯梯度压力，这样有利于小水滴凝聚成大水滴，从而有利于集水，以使得钛合金板实现快速定向集水。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点与有益效果：本专利技术乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺可兼顾钛合金板表面的润湿性和梯度疏水性，解决了现有方法处理钛合金板的梯度疏水表面存在润湿性低和不易控制的弊端，同时降低制作成本，可实现稳定的自动化生产。
附图说明
[0024]图1是本专利技术采用乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板工艺在钛合金板加工的
示意图；
[0025]图2是图1中D
‑
D方向示意图；
[0026]其中，1为钛合金板、2为栅格结构、3为骨架、4为重熔脊、5为微注射器、6为激光器。
具体实施方式
[0027]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的描述。
[0028]实施例
[0029]如图1和图2所示，本专利技术乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺是这样的：采用激光粗化钛合金板1的表面，在激光粗化后的钛合金板1的表面同时注射乙醇溶液和进行激光加工具有栅格结构2的骨架3，实现钛合金板1表面的润湿性能；打磨去除钛合金板1表面的重熔脊4，并通过氟硅烷修饰以及热处理以实现钛合金板1表面的疏水疏油性能，其中，栅格结构2从钛合金板1的一侧向另一侧呈梯度变化逐渐缩小。
[0030]具体包括以下步骤：
[0031]步骤1，准备乙醇溶液，采用针头内直径为0.2cm的微注射器5装入浓度≥99.7％的乙醇溶液。
[0032]步骤2，利用数控铣床精铣钛合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺，其特征在于：采用激光粗化钛合金板的表面，在激光粗化后的钛合金板的表面同时注射乙醇溶液和进行激光加工具有栅格结构的骨架，实现钛合金板表面的润湿性能；打磨去除钛合金板表面的重熔脊，并通过氟硅烷修饰以及热处理以实现钛合金板表面的疏水疏油性能；所述栅格结构从钛合金板的一侧向另一侧呈梯度变化逐渐缩小。2.根据权利要求1所述的乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺，其特征在于：所述采用激光粗化钛合金板的表面，在激光粗化后的钛合金板的表面同时注射乙醇溶液和进行激光加工具有栅格结构的骨架，实现钛合金板表面的润湿性能；打磨去除钛合金板表面的重熔脊，并通过氟硅烷修饰以及热处理以实现钛合金表面的疏水疏油性能是指，包括以下步骤：步骤1，采用微注射器装入浓度≥99.7％的乙醇溶液；步骤2，在氩气氛围中，利用激光粗化精铣过的钛合金板表面；步骤3，利用微注射器在激光粗化后的钛合金板表面注射乙醇溶液，同时利用激光加工具有栅格结构的骨架；注射乙醇溶液和激光加工相互同时协作在激光粗化后的钛合金板表面进行加工；步骤4，利用砂纸打磨去除钛合金板表面的重熔脊，并用超声波清洗碎屑；步骤5，利用氟硅烷修饰钛合金板表面，并进行热处理。3.根据权利要求2所述的乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺，其特征在于：步骤1和步骤2之间，还包括利用数控铣床精铣钛合金板表面的步骤。4.根据权利要求3所述的乙醇辅助激光加工的梯度疏水钛合金板的工艺，其特征在于：精铣钛合金板表面是采用直径为16mm的圆柱端铣刀；精铣切削参数为：进给量是100mm/min，转速是1...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁良，黄华亮，姜长城，卢斌，冯万欣，姜治康，谭欢恒，吴智伟，江鲲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：