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樣品表面，在室溫下，連 續清洗30分鐘，清洗干凈后，室溫自然晾干，得到潔凈的鈦合金樣品；
[0083] 步驟三，采用超短脈沖激光器，激光器波長為1064nm，對步驟二所述得到的潔凈鈦 合金樣品表面進行激光加工，在樣品表面加工出無數的微結構，所述激光器的脈寬為l〇ns， 單脈沖能量為〇. 〇6mJ，重復頻率為900kHz，所述激光掃描利用多棱鏡系統，使激光束以 1800mm/s的速度逐行逐列燒蝕所述鈦合金樣品表面，樣品加工范圍為IOOcm2;所述多棱鏡 系統由高速旋轉的多邊形棱鏡、電子驅動放大器和場鏡組成，所述多棱鏡系統的線掃描范 圍和速度均由電腦控制器進行控制和設定，所述電腦控制器提供的信號通過所述驅動放大 電路驅動多棱鏡，可以在一維方向上實現激光束偏轉，同時與運動平臺相結合，實現另一方 向的移動；其中鈦合金樣品相對于激光光束沿X方向移動，通過控制移動速度和激光脈沖 重復頻率，使其脈沖重合度達到1 % -99%，完成移動后，再沿y方向單步步進，通過控制步 進距離，使其光束重合度在y方向達到1% -99% ;
[0084] 步驟四，樣品經過步驟三激光加工后，將經過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48% RH，溫度為200°C條件下恒溫烘烤4小時，得到所述 的鈦合金超疏水抗霜凍表面。
[0085] 采用上述實施例1相同的測試方法測試所述得到的鈦合金超疏水抗霜凍表面的 接觸角、滾動角。
[0086] 本實施例制備得到的鈦合金超疏水抗霜凍表面，其掃描電鏡照片如圖8所示。其 表面呈現微米級的裂紋狀結構。
[0087] 本實施例制備得到的鈦合金超疏水抗霜凍表面與水的接觸角示意圖如圖4(g)所 示，滾動角示意圖如圖4(h)所示。
[0088] 本實施例制備得到的鈦合金超疏水抗霜凍表面與水的接觸角為159.6°，滾動角 為8.4°，測試結果見表1。
[0089] 另外，采用上述實施例1相同的測試方法和測試條件測試未經處理的普通鈦合金 與本實施例制備得到的超疏水抗霜凍鈦合金的抗霜凍情況，霜生長情況如圖12所示。由圖 12可知，20min后，未經處理的鈦合金表面已明顯被冰層覆蓋，而本實施例制備得到的鈦合 金表面只有局部區域出現細小的冰晶，可見本實施例所制得的鈦合金表面具有良好的抗霜 凍性能。
[0090] 表1為本發明各實施例制備得到的鈦合金超疏水抗霜凍表面的接觸角、滾動角的 測試結果。
[0091] 表 1
[0092]
[0093] 本發明的上述實施例僅僅是為了清楚說明本發明所做的舉例，而并非是對本發明 的實施方式的限定。凡是在本發明精神和原則內所作的任何修改，等同替換和改進等，均應 包含在本發明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法，其特征在于：所述方 法包括如下步驟： 步驟一，將待處理的鈦合金表面進行拋光預處理，得到表面拋光后的鈦合金樣品； 步驟二，將步驟一所述表面拋光后的鈦合金樣品放在盛有去離子水的超聲波清洗儀中 清洗，清洗干凈后，將所述鈦合金樣品表面用冷風吹干或室溫自然晾干，得到潔凈的鈦合金 樣品； 步驟三，利用激光加工技術，采用超短脈沖激光器調節好相關的工藝參數后對步驟二 所述得到的潔凈鈦合金樣品表面進行激光掃描處理，在樣品表面加工出無數的微納結構； 所述激光掃描米用振鏡系統進行光束掃描，振鏡掃描的速度為0.lmm/s-30m/s，激光的 通斷及振鏡系統的掃描范圍、掃描軌跡和加工速度均由計算機程序控制和設定； 或所述激光掃描采用多棱鏡系統進行光束掃描，多棱鏡掃描的速度為lm/s-SOOm/s，激 光的通斷及多棱鏡系統的掃描范圍、掃描軌跡和加工速度均由計算機程序控制和設定； 或所述激光掃描使用運動平臺系統實現，將光束固定，樣品相對光束運動，平臺運動的 速度為〇.lmm/s-3m/s，激光的通斷、平臺運動軌跡和速度均由計算機程序控制和設定； 步驟四，將步驟三所述得到的表面經過激光加工處理后的鈦合金樣品放入恒溫恒濕電 熱干燥箱內烘烤，即得到所述鈦合金超疏水抗霜凍表面； 其中，步驟三所述的超短脈沖激光器波長小于1550nm，所述激光加工參數為：脈寬大 于10ps，單脈沖能量小于0. 08mJ。2. 如權利要求1所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法， 其特征在于：所述的鈦合金為Ti6A14V鈦合金。3. 如權利要求1或2所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的 方法，其特征在于：步驟三所述超短脈沖激光器的重復頻率為200kHz-lMHz，所述脈寬為 IOps-IOns04. 如權利要求3所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法， 其特征在于：所述超短脈沖激光器的脈寬為80ps-10ns。5. 如權利要求4所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法， 其特征在于：所述超短脈沖激光器的波長為l〇64nm，所述脈寬為80ps，所述單脈沖能量為 7. 5yJ-8. 5yJ，所述激光掃描速度為 200mm/s-600mm/s。6. 如權利要求4所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法， 其特征在于：所述超短脈沖激光器的波長為l〇64nm，所述脈寬為10ns，所述單脈沖能量為 0. 06mJ-0. 07mJ，所述激光掃描速度為 1500mm/s-2000mm/s。7. 如權利要求5所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法， 其特征在于：所述超短脈沖激光器的重復頻率為200kHz，所述單脈沖能量為8. 5yJ，所述 激光掃描速度為400mm/s。8. 如權利要求1所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法， 其特征在于：步驟四中所述電熱干燥箱內的壓力為普通大氣壓，濕度為40%-60%RH，溫度為 100°C-250°C，所述樣品烘烤的時間為2-8小時，所述電熱干燥箱內的溫度誤差為±1°C。9. 如權利要求8所述的一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法， 其特征在于：所述恒溫恒濕電熱干燥箱內的濕度為50%RH，溫度為200°C，烘烤的時間為6小
【專利摘要】本發明涉及一種利用超短脈沖激光制備鈦合金超疏水抗霜凍表面的方法，屬于金屬基材表面改性技術領域。該方法首先將鈦合金樣品表面進行拋光預處理，然后利用去離子水在超聲波清洗儀中清洗所述拋光后的樣品表面，清洗干凈后，冷風吹干或晾干，再利用激光加工技術，采用超短脈沖激光器調節好相關的工藝參數后對樣品進行表面處理，在樣品表面加工出無數的微結構，加工完成后，將經過加工后的樣品放入電熱干燥箱內烘烤，得到鈦合金超疏水抗霜凍表面，所述表面具有微米級乳突狀或裂紋狀結構或納米級孔洞等結構，該表面具備優異的超疏水性能和抗霜凍性能。本發明的制備方法工藝簡單，操作方便，效率高，能耗少，成本低，綠色環保，易于實現工業應用。
【IPC分類】C22F3/00
【公開號】CN104911519
【申請號】CN201510281693
【發明人】汪軍, 陳列, 劉少軍, 劉頓, 彼得·班尼特, 翟中生, 婁德元, 楊奇彪, 吳穎
【申請人】湖北工業大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月28日