，所述振镜系统的扫描范围和速度、线扫描和面扫描 路径均由电脑进行控制和设定，所述电脑提供的信号通过驱动放大电路驱动光学扫描头， 从而在X-Y平面控制激光束的偏转，样品相对于激光光束沿X方向移动，通过控制移动速度 和激光脉冲重复频率，使其脉冲重合度达到1 % -99 %，完成移动后，再沿y方向单步步进， 通过控制步进距离，使其光束重合度在y方向达到1 %-99%，工作台反转，所述样品加工范 围为 126mmx126mm；
[0069] 步骤四，样品经过步骤=激光加工后，将经过加工后的样品放入电热干燥箱里烘 烤，在气压为普通大气压下，湿度为60%RH，温度为200°C条件下恒温烘烤4小时，得到所述 的铸铁超疏水耐腐蚀表面。
[0070] 采用上述实施例1相同的测试方法和测试条件测试所述得到的铸铁超疏水耐腐 蚀表面的接触角、滚动角。
[0071] 本实施例制备得到的铸铁表面，其微观形貌照片如图7所示，其表面呈现纳米级 的凸起状结构。
[0072] 本实施例制备得到的铸铁超疏水耐腐蚀表面与水的接触角示意图如图3(e)所 示，滚动角示意图如图3(f)所示。
[0073]本实施例制备得到的铸铁超疏水耐腐蚀表面与水的接触角为157.6°，滚动角为 6.9°，测试结果见表1。
[0074] 采用上述实施例1相同的测试方法和测试条件将整个表面均经过本实施例方法 处理后得到的铸铁完全浸泡在上述化C1水溶液中6小时，测得本实施例制备得到的铸铁超 疏水耐腐蚀表面的腐蚀率为1. 85X 测试结果见表1。测试结果表明本实施例制备 得到的铸铁表面相比于普通铸铁表面具有优异的耐腐蚀性能。
[0075] 实施例4
[0076] 本实施例的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，包括W下具体 步骤：
[0077] 步骤一，将待处理的铸铁抛光，抛光选用功率为370W，研磨盘转速为450转/分，研 磨盘直径为230mm的金相试样预磨机，抛光过程需要辅助直径为200mm、1000目的SiC水砂 纸在所述铸铁表面进行抛光处理，抛光范围为100cm2,抛光时间10分钟，得到表面抛光后的 铸铁样品；
[007引步骤二，将步骤一所述表面抛光后的铸铁样品用超声波清洗仪清洗，超声波清洗 仪超声波频率为40曲Z，用电阻率为18. 25兆欧的去离子水淹没样品表面，在室温下，连续 清洗30分钟，然后利用无水己醇清洗，清洗干净后，室温自然惊干，得到洁净的铸铁样品；
[0079] 步骤S，采用飞秒激光器，激光器波长为800nm，对步骤二所述得到的洁净铸铁 样品表面进行激光加工，在样品表面加工出无数的微结构，所述激光器的脉宽为550fs， 单脉冲能量为40yJ，重复频率为10曲Z，所述激光扫描配合运动工作平台，将步骤二所述 得到的洁净铸铁样品固定于运动工作平台上，利用透镜将激光光束聚焦在所述样品上，使 样品的表面相对于所述超快激光器光束的聚焦刻蚀光斑沿X、y、Z=维方向移动，速度为 44. 2mm/s，通过逐行逐列烧蚀所述铸铁样品表面，实现微纳结构的刻蚀；所述运动平台单元 为=维伺服精密移动平台，所述平台移动的范围、速度、方向均由计算机控制，可沿X、Y、Z S维方向移动，样品加工范围为150mmX150mm;
[0080] 步骤四，样品经过步骤=激光加工后，将经过加工后的样品放入电热干燥箱里烘 烤，在气压为普通大气压下，湿度为40%RH，温度为100°C条件下恒温烘烤8小时，得到所述 的铸铁超疏水耐腐蚀表面。
[0081] 采用上述实施例1相同的测试方法和测试条件测试所述得到的铸铁超疏水耐腐 蚀表面的接触角、滚动角。
[0082] 本实施例制备得到的铸铁超疏水耐腐蚀表面，其微观形貌照片如图8所示，其表 面呈现纳米级的凸起状结构。
[0083] 本实施例制备得到的铸铁超疏水耐腐蚀表面与水的接触角示意图如图4(g)所 示，滚动角示意图如图4化）所示。
[0084]本实施例制备得到的铸铁超疏水耐腐蚀表面与水的接触角为170.8°，滚动角为 10。，
[0085] 采用上述实施例1相同的测试方法和测试条件将整个表面均经过本实施例方法 处理后得到的铸铁完全浸泡在上述化C1水溶液中6小时，测得本实施例制备得到的铸铁超 疏水耐腐蚀表面的腐蚀率为1. 883Xl(T3^/amm/a，测试结果见表1。测试结果表明本实施 例制备得到的铸铁表面相比于普通铸铁表面具有优异的耐腐蚀性能。
[0086]表1为本发明各实施例制备得到的铸铁超疏水耐腐蚀表面接触角、滚动角的测试 结果。
[0087]表 1 [008引
[00例本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所做的举例，而并非是对本发明 的实施方式的限定。凡是在本发明精神和原则内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应 包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，其特征在于：所述方法包括 如下步骤： 步骤一，将待处理的铸铁表面进行抛光预处理，得到表面抛光后的铸铁样品； 步骤二，将步骤一所述表面抛光后的铸铁样品放在盛有去离子水的超声波清洗仪中清 洗，然后用无水乙醇清洗，清洗干净后，将所述铸铁样品表面用冷风吹干或室温自然晾干， 得到洁净的铸铁样品； 步骤三，利用激光加工技术，采用超快激光器调节好相关的工艺参数后对步骤二所述 得到的洁净铸铁样品表面进行激光扫描处理，在样品表面加工出无数的微结构； 所述激光扫描米用振镜系统进行光束扫描，振镜扫描的速度为0. lmm/s-30m/s，激光的 通断及振镜系统的扫描范围、扫描轨迹和加工速度均由计算机程序控制和设定； 或所述激光扫描使用运动平台系统实现，将光束固定，样品相对光束运动，平台运动的 速度为〇. lmm/s-3m/s，激光的通断、平台运动轨迹和速度均由计算机程序控制和设定； 步骤四，将步骤三所述得到的表面经过激光加工处理后的铸铁样品放入恒温恒湿电热 干燥箱内烘烤，即得到所述铸铁超疏水耐腐蚀表面； 其中，步骤三所述的超快激光器波长小于l〇〇〇nm，所述激光加工参数为：脉宽大于 30fs，单脉冲能量小于0. lmj。2. 如权利要求1所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，其特征 在于：步骤三所述超快激光器的重复频率为10kHz-200kHz，所述脉宽为30fs-10ps。3. 如权利要求2所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，其特征 在于：所述超快激光器的脉宽为80fs-800fs。4. 如权利要求3所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法， 其特征在于：所述超快激光器的波长为800nm，脉宽为90fs-550fs，所述单脉冲能量为 30 y J-60 y J05. 如权利要求4所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，其特征 在于：所述超快激光器的脉宽为90fs，所述激光扫描速度为30mm/s-50mm/s。6. 如权利要求4所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，其特征 在于：所述超快激光器的脉宽为550fs，所述单脉冲能量为40 y J-60 y J，所述激光扫描速 度为 30mm/s-50mm/s〇7. 如权利要求6所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，其特征 在于：所述单脉冲能量为40 yj，所述超快激光器的重复频率为10kHz，所述激光扫描速度 为 44. 2mm/s〇8. 如权利要求1-7任一项所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的 方法，其特征在于：步骤四中所述电热干燥箱内的压力为普通大气压，湿度为40%-60%RH， 温度为l〇〇°C _250°C，所述样品烘烤的时间为2-8小时，所述电热干燥箱内的温度误差为 ±1。。。9. 如权利要求8所述的一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，其特征 在于：所述恒温恒湿电热干燥箱内的湿度为40%RH，温度为KKTC，烘烤的时间为8小时。10. -种由权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的铸铁超疏水耐腐蚀表面，所述 表面具有纳米级的凸起状结构。
【专利摘要】本发明涉及一种利用超快激光制备铸铁超疏水耐腐蚀表面的方法，属于金属基材表面改性技术领域。该方法首先将铸铁样品进行抛光预处理，然后分别利用去离子水和无水乙醇清洗样品表面后吹干或晾干，再利用激光加工技术，采用超快脉冲激光调节好相关的工艺参数后对样品进行表面处理，在样品表面加工出无数的微结构，加工完成后，将经过加工后的样品放入电热干燥箱内烘烤，得到所述铸铁超疏水耐腐蚀表面，该表面具备自清洁的功能和优异的耐摩擦和耐腐蚀性能。本发明的制备方法工艺简单，操作方便，效率高，能耗少，成本低，绿色环保，易于实现工业应用。
【IPC分类】C23F4/04
【公开号】CN104988507
【申请号】CN201510281709
【发明人】杨奇彪, 刘顿, 张德生, 彼得·班尼特, 陈列, 翟中生, 娄德元, 关来庆, 熊厚
【申请人】湖北工业大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月28日