[发明专利]一种对可见光具有低反射率的钛合金表面制备方法

说明书

本发明属于激光加工领域，具体涉及一种对可见光具有低反射率的钛合金表面制备方法，包括如下步骤：(1)将待处理的钛合金样品的表面进行清洁预处理；(2)纳秒激光制备钛合金表面凹坑状毫‑微‑纳三级结构：(3)采用氢氟酸进行氟化处理，强化表面纳米织构：将经步骤(2)处理过的钛合金样品置于氢氟酸溶液中一定时间后取出，清洗、干燥后即得所述对可见光具有低反射率的钛合金表面。利用本发明的制备方法制备得到的钛合金表面在300‑800nm可见光谱内，实现了低于3％的反射率，因此具有非常好的抗反射性能。本发明的制备方法可以在钛合金表面同时获得毫‑微‑纳三级结构，工艺简单，操作方便，效率高，能耗少，成本低。

技术领域

本发明属于激光加工领域，具体涉及一种对可见光具有低反射率的钛合金表面制备方法。

背景技术

钛是第二次世界大战以后登上世界工业舞台的年轻金属,是金属材料王国中的一颗新星。钛在地壳中的质量百分数为0.6％,在结构金属中仅次于铝、铁、镁,居第四位。钛性能优良,储量丰富,从工业价值、资源寿命和发展前景看,它仅次于铁、铝,被誉为正在崛起的“第三金属”。钛及其合金具有强度大、重量轻、耐热性强的综合优良性能,在飞机制造中用它来代替其它金属时,不仅可延长飞机的使用寿命,而且可以减轻其重量,从而大大提高其飞行性能。所以,钛是航空工业和宇宙航空工业中最有前途的结构材料之一。此外,钛及其合金还作为飞船外的摄像头的主要材料,因此,增加其表面的吸光性能就尤为重要。

同时对钛合金表面处理的防反射改变表面光学特性这一现象引起军事和民用领域了相当大的关注。如光学成像和传感、伪装和隐形，对策，太阳能吸收器,太阳能电池，太阳能热水器,太阳能加热设备、太阳能空调、高辐射换热设备,建筑吸波材料、机械设备信息采集、标识、雕刻、生物医学等等，都会广泛的用到防反射，从而增加吸光性能的特征。

近几年许多技术已经开发，以减少钛合金材料表面反射率。例如化学腐蚀,超快激光刻蚀，机械开槽,反应离子刻蚀(RIE),其中化学腐蚀会给环境造成污染，机械开槽和反应离子刻蚀(RIE)会对钛合金表面造成损伤、制造工艺流程复杂，超快激光刻蚀的设备成本高昂，因此物理方法和化学方法都存在着缺陷。

综上所述，开发出一种工艺简单，制备效率高，适用于产业化，实现钛合金金表面对可见光具有低反射率的方法对于前沿科研研究、提高效率、降低能耗、保护环境具有重要的意义，从而促进的社会与经济的快速发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对可见光具有低反射率的钛合金表面制备方法，工艺简单，制备效率高，适用于产业化。

本发明实现目的所采用的方案是：一种对可见光具有低反射率的钛合金表面制备方法，包括如下步骤：

(1)将待处理的钛合金样品的表面进行清洁预处理；

(2)纳秒激光制备钛合金表面凹坑状毫-微-纳三级结构：

(a)将经步骤(1)处理过的钛合金样品先沿着X轴方向，对样品表面进行聚焦激光束的扫描，激光波长为1064nm，脉宽为350-450ns，相邻间隔0.10-0.18mm；

(b)将步骤(a)得到的钛合金样品再沿着Y轴方向，对样品表面进行聚焦激光束的扫描，激光波长为1064nm，脉宽为350-450ns，相邻间隔0.05-0.10mm；

(3)采用氢氟酸进行氟化处理，强化表面纳米织构：

将经步骤(2)处理过的钛合金样品置于氢氟酸溶液中一定时间后取出，清洗、干燥后即得所述对可见光具有低反射率的钛合金表面。

优选地，所述步骤(1)中，钛合金样品为TC4钛合金样品。

优选地，所述步骤(2)中，步骤(a)中，激光的单脉冲能量为0.5mJ，聚焦光斑为20μm，扫描速度为1800-2400mm/s，扫描次数为200-250次。