本發(fā)明涉及微納加工的，尤其是涉及一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法。
背景技術(shù)：
1、鋁青銅材料因其優(yōu)異的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在船舶制造行業(yè)中占據(jù)重要地位，常用于螺旋槳、閥門(mén)、泵體等關(guān)鍵部件的制造。在海洋環(huán)境中，由于微生物的廣泛存在，鋁青銅部件易遭受?chē)?yán)重的生物腐蝕。微生物的附著、腐蝕作用以及海泥的沉積，已成為制約海洋裝備使用壽命的主要因素。具備超疏水表面的鋁青銅能夠顯著降低微生物的附著和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)構(gòu)建表面微納結(jié)構(gòu)或施加超疏水涂層，可以制備出具有優(yōu)異耐污耐腐性能的鋁青銅。目前，常用的制備方法包括電化學(xué)沉積法、膠體模板法和溶膠-凝膠法等。然而，這些方法普遍存在著工藝復(fù)雜、操作繁瑣、加工效率低下以及環(huán)境污染等問(wèn)題。
2、公開(kāi)號(hào)為cn117210813a的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種對(duì)鋁青銅表面超疏水化處理的方法及得到的鋁青銅，其以六水三氯化鐵鹽酸溶液作為刻蝕液，將鋁青銅先進(jìn)行預(yù)處理，以除去表面油污及油脂，隨后，用刻蝕液對(duì)預(yù)處理后的鋁青銅進(jìn)行化學(xué)刻蝕，再經(jīng)冷風(fēng)吹干，制得具有粗糙結(jié)構(gòu)的鋁青銅表面，最后使用十七氟癸基三乙氧基硅烷改性，在鋁青銅粗糙表面自組裝生成超疏水膜，即制得所述得鋁青銅超疏水表面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用化學(xué)刻蝕法，在鋁青銅表面構(gòu)造粗糙結(jié)構(gòu)，有利于十七氟癸基三乙氧基硅烷的吸附，制備工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，穩(wěn)定性較高，綠色環(huán)保，制備所得的鋁青銅超疏水表面，其接觸角在160°以上，且具有良好的耐蝕性能。
3、上述中的現(xiàn)有技術(shù)方案存在以下缺陷：化學(xué)刻蝕法制備過(guò)程雖相對(duì)簡(jiǎn)單，但仍需使用特定的化學(xué)試劑，這可能導(dǎo)致環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，并且在處理過(guò)程中需嚴(yán)格控制反應(yīng)條件以保證刻蝕效果的一致性。此外，化學(xué)刻蝕法制備的超疏水表面在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，可能會(huì)因環(huán)境因素的侵蝕而導(dǎo)致疏水性能下降。因此，探索更為高效、環(huán)保且穩(wěn)定的鋁青銅表面超疏水化處理方法顯得尤為重要。
4、激光刻蝕技術(shù)作為一種先進(jìn)的材料表面加工及改性方法，因其高精度、環(huán)境友好、加工效率高和過(guò)程可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。該技術(shù)通過(guò)優(yōu)化激光加工策略，在鋁青銅表面制備具有特定形貌特征的織構(gòu)化結(jié)構(gòu)，能夠顯著提升鋁青銅表面的疏水特性，增強(qiáng)其耐污耐腐性能，從而延長(zhǎng)鋁青銅部件的服役壽命。因此，激光刻蝕技術(shù)為解決海洋裝備的防腐防污問(wèn)題提供了一種創(chuàng)新的激光工程解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足而提供一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其達(dá)到了提高鋁青銅的超疏水、海洋耐污、海洋耐腐性能的目的。
2、本發(fā)明的上述發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
3、一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，包括以下步驟，準(zhǔn)備一鋁青銅工件，先經(jīng)過(guò)打磨和清洗的預(yù)處理，再采用納秒激光對(duì)工件表面進(jìn)行刻蝕，以形成山峰狀的微納表面結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過(guò)熱處理，完成微納表面結(jié)構(gòu)的化學(xué)改性，得到耐污耐腐鋁青銅。
4、進(jìn)一步地，在所述打磨過(guò)程中，依次使用規(guī)格為80#、500#、800#、1000#、1500#、2000#的砂紙逐級(jí)打磨鋁青銅工件表面，直至工件表面粗糙度≤0.55μm。
5、進(jìn)一步地，在所述清洗過(guò)程中，將工件依次放入丙酮溶液和去離子水中，超聲波清洗8~12min，再使用壓縮空氣吹干工件。
6、進(jìn)一步地，在所述刻蝕過(guò)程中，控制納秒脈沖激光的波長(zhǎng)為1064nm。
7、再進(jìn)一步地，在所述刻蝕過(guò)程中，控制納秒脈沖激光的激光頻率為15~25khz，光斑直徑為110~120μm，最大輸出功率為180~220w。
8、更進(jìn)一步地，在所述刻蝕過(guò)程中，刻蝕在氬氣氣氛下進(jìn)行。
9、最進(jìn)一步地，在所述刻蝕過(guò)程中，控制納秒脈沖激光的掃描間距為4~6μm，掃描速度為1.5~2.0m/s，激光功率為80~120w。
10、進(jìn)一步地，在所述熱處理過(guò)程中，采用干燥箱進(jìn)行熱處理。
11、再進(jìn)一步地，在所述熱處理過(guò)程中，控制熱處理的加熱溫度為150~170℃，加熱時(shí)間為1.5~2.5h。
12、更進(jìn)一步地，在所述熱處理過(guò)程中，熱處理在真空環(huán)境下進(jìn)行。
13、綜上所述，本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：
14、1.本發(fā)明所涉及的制備方法，其步驟設(shè)計(jì)得非常簡(jiǎn)潔明了，易于操作，使得整個(gè)加工過(guò)程的效率得到了顯著提升，同時(shí)，該方法在實(shí)施過(guò)程中還體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念，大大降低了成本，符合可持續(xù)發(fā)展的要求；
15、2.通過(guò)本發(fā)明所制備出的耐污耐腐鋁青銅材料，其對(duì)顆粒型污染物以及粘附型污染物的抵抗能力均顯著高于未經(jīng)任何處理的鋁青銅原始表面，展現(xiàn)了卓越的耐污性能，這使得該材料在多種惡劣環(huán)境下都能保持其表面的清潔和功能的完整性；
16、3.本發(fā)明制備的耐污耐腐鋁青銅材料，對(duì)于微生物的抵抗能力也遠(yuǎn)超未經(jīng)處理的鋁青銅原表面，這表明了該材料具備了出色的耐腐蝕性能，能夠有效防止微生物引起的腐蝕問(wèn)題，從而延長(zhǎng)了材料的使用壽命，并確保了其在各種應(yīng)用場(chǎng)合中的可靠性。
1.一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：包括以下步驟，準(zhǔn)備一鋁青銅工件，先經(jīng)過(guò)打磨和清洗的預(yù)處理，再采用納秒激光對(duì)工件表面進(jìn)行刻蝕，以形成山峰狀的微納表面結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過(guò)熱處理，完成微納表面結(jié)構(gòu)的化學(xué)改性，得到耐污耐腐鋁青銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述打磨過(guò)程中，依次使用規(guī)格為80#、500#、800#、1000#、1500#、2000#的砂紙逐級(jí)打磨鋁青銅工件表面，直至工件表面粗糙度≤0.55μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述清洗過(guò)程中，將工件依次放入丙酮溶液和去離子水中，超聲波清洗8~12min，再使用壓縮空氣吹干工件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述刻蝕過(guò)程中，控制納秒脈沖激光的波長(zhǎng)為1064nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述刻蝕過(guò)程中，控制納秒脈沖激光的激光頻率為15~25khz，光斑直徑為110~120μm，最大輸出功率為180~220w。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述刻蝕過(guò)程中，刻蝕在氬氣氣氛下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述刻蝕過(guò)程中，控制納秒脈沖激光的掃描間距為4~6μm，掃描速度為1.5~2.0m/s，激光功率為80~120w。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述熱處理過(guò)程中，采用干燥箱進(jìn)行熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述熱處理過(guò)程中，控制熱處理的加熱溫度為150~170℃，加熱時(shí)間為1.5~2.5h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐污耐腐鋁青銅的激光表面織構(gòu)化加工方法，其特征在于：在所述熱處理過(guò)程中，熱處理在真空環(huán)境下進(jìn)行。