CN114012271A - 金属超疏水表面制备方法及激光加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属超疏水表面制备方法，所述金属超疏水表面制备的步骤包括：获取待处理金属对应的控制参数，所述控制参数包括激光参数和扫描路径；控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面。本发明还公开了一种激光加工设备。本发明通过对控制激光发射器运用激光参数沿着扫描路径对待处理金属进行至少两次激光扫描后即可获取到超疏水表面，解决了无需添加氟化物即可制备金属超疏水表面，避免金属受到环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面改性领域，尤其涉及金属超疏水表面制备方法及激光加工设备。
背景技术
仿生超疏水材料因其在自清洁、微流体系统、生物相容性等方面的潜在应用成为近年来国内外的研究热点，尤其是从工程领域的实际应用工况出发，如何在不同种类的材料表面获得优异超疏水性能是研究者们当前的挑战性任务。
金属表面因高表面自由能而呈现固有亲水性，几乎所有的液体都能很容易在金属表面铺展并润湿，在对金属进行打标前，需将金属表面进行处理，以降低金属表面的材料表面自由能，从而获取超疏水表面，一般的处理技术是在金属表面添加氟化物，进而通过激光结合氟化物降低金属表面的材料表面自由能，如此，一方面会导致金属容易受到环境的腐蚀，另一方面，容易造成金属表面凹凸不平，污渍溶剂容易附着，不便于清理，影响用户体验。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种金属超疏水表面制备方法及激光加工设备，旨在解决通过添加氟化物制备金属超疏水表面时，容易导致金属收到环境污染、表面存在触感不便清理的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种金属超疏水表面制备方法，所述金属超疏水表面制备方法的步骤包括：
获取所述待处理金属对应的控制参数，所述控制参数包括激光参数和扫描路径；
控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面；
所述激光加工设备包括激光发射器和控制系统，所述激光发射器为皮秒激光器；所述控制系统用于设置所述激光发射器运行的激光参数以及扫描路径，所述激光参数包括场镜焦距、脉冲宽度、功率、频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数的至少一个。
可选地，所述激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为50次至250次。
可选地，所述扫描路径包括第一扫描路径和第二扫描路径，所述第一扫描路径包括至少两组互相平行的第一直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第二扫描路径包括至少两组互相平行的第二直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第一直线对应的第一直线宽度大于所述第二直线对应的第二直线宽度，所述第一直线宽度为0.02mm，所述第二直线宽度为0.01mm。
可选地，所述第一扫描路径和/或第二扫描路径分别对应的至少两组第一直线扫描路径以及至少两组第二直线扫描路径对应的预设夹角为30度至90度。
可选地，所述预设夹角为30度。
可选地，所述所述控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理的步骤包括：
控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第一扫描路径对所述待处理金属进行第一次扫描，以得到网格状分布的圆柱状微纳结构；
在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，以获取网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成超疏水金属表面。
可选地，在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，以获取网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成超疏水金属表面的步骤之前，还包括：
获取当前已扫描次数；
在所述当前已扫描次数与所述激光参数中的扫描次数一致时，则执行控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描的步骤。
可选地，所述激光发射器为紫外皮秒激光发射器。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种激光加工设备，所述激光加工设备包括激光发射器和控制系统，所述激光发射器为皮秒激光发射器；所述控制系统用于设置所述激光发射器运行的激光参数，所述激光参数包括场景焦距、脉冲宽度、功率、扫描速度、扫描间距、扫描次数的至少一个；
所述控制系统还用于控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面。
本发明实施例提出的一种金属超疏水表面制备方法及激光加工设备，通过对待处理金属的金属表面进行清洁后，获取所述待处理金属对应的控制参数，所述控制参数包括激光参数和扫描路径，所述激光参数用户控制激光发射器发射激光时激光的运行参数，所述扫描路径用于控制激光发射器发射激光的激光发射轨迹，本申请只需通过设置激光加工设备运行时的激光参数以及扫描路径，进而控制激光加工设备的激光发射器运用激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理即可在待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构，而无需额外的添加氟化物等化学物品，操作简易，并且解决了通过添加氟化物制备金属超疏水表面时，容易导致金属受到环境污染、表面存在触感不便清理的问题。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的激光加工设备结构示意图；
图2为本发明扫描路径示意图；
图3为本发明扫描路径又一示例图；
图4为本发明圆锥体微结构示意图；
图5为本发明金属超疏水表面制备方法第一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：获取待处理金属对应的控制参数，所述控制参数包括激光参数和扫描路径；控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面；所述激光加工设备包括激光发射器和控制系统，所述激光发射器为皮秒激光器；所述控制系统用于设置所述激光发射器运行的激光参数以及扫描路径，所述激光参数包括场镜焦距、脉冲宽度、功率、频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数的至少一个。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的激光加工设备结构示意图。
如图1所示，采用激光加工设备对陶瓷制品进行加工，激光加工设备包括加工平台100，加工平台100具有台面，所述加工平台100用于放置待处理金属，所述待处理金属可以是不锈钢，还可以是锆，还可以是钛，可以理解的是，所述待处理金属包括但不限于上述几种，台面上安装有激光发射器200、控制系统(图中未示出)以及激光调节装置300。可选地，所述激光发射器200可以是红外激光发射器，有紫外激光发射器，也有X光激光发射器。为了确保激光打标效率，激光发射器200可以选用红外激光发射器或紫外激光发射器，即可以是红外纳秒激光发射器、红外皮秒激光发射器、紫外纳秒激光发射器或紫外皮秒激光发射器。可以理解的是，在本技术方案中，激光发射器200可以是一种，也可以是两种或两种以上。
可选地，在本申请实施例中，所述激光发射器200为紫外皮秒激光发射器。
可选地，所述激光加工设备还包括控制系统，所述控制系统用于设置所述激光发射器200运行的激光参数以及扫描路径。并控制所述激光发射器200以设置好的激光参数发射激光以及控制所述激光发射器运用设置好的激光参数沿着设置好的扫描路径发射激光。
可选地，所述控制系统设置所述扫描路径的方式可以是接收到用户的输入预设打标图案后，所述激光加工设备的控制系统基于所述预设打标图案生成扫描路径，进而控制所述激光发射器运用激光参数沿着所述扫描路径向所述待处理金属的金属表面发射激光。可以理解的是，所述激光加工设备还包括振镜，所述振镜用于调节所述激光发射器的发射角度以及发射方向，所述控制系统控制所述激光发射器运用激光参数沿着所述扫描路径向所述待处理金属的金属表面发射激光的具体实施方式为控制所述振镜基于所述扫描路径调节所述激光发射器的发射角度和/或发射方向，以使所述激光发射器沿着所述扫描路径向所述待处理金属的金属表面发射激光。
可选地，在又一实施例中，所述控制系统在接收到用户输入的预设打标图案后，根据所述预设打标图案确定在所述金属表面的预设打标位置，进而控制所述激光发射器在所述预设打标位置发射激光，以形成对应的预设打标图案。
可选地，在本申请实施例中，所述激光参数包括：所述激光加工设备在进行激光扫描处理时，所述激光发射器的激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为50次至250次。
可选地，所述激光参数还可以根据待处理金属的类型确定，不同类型的待处理金属对应的激光参数可以不同，也可以相同。
可选地，在所述待处理金属为锆时，所述激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6.5W，频率为400KHz，扫描速度为5000mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为250至500次。
可选地，在所述待处理金属为不锈钢或钛时，所述激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为7W，频率为400KHz，扫描速度为5000mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为250至500次。
可选地，控制激光加工设备运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，每次激光扫描处理的对应的激光参数可以相同，可以不同。
可选地，在又一实施例中，所述激光参数包括第一激光参数以及第二激光参数，所述第一激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.005mm，扫描次数为50次至250次；所述第二激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.001mm，扫描次数为50次至250次。
可以理解的是，激光制备金属超疏水表面的效果并非仅受单一参数的影响，激光脉冲宽度、功率、频率、扫描速度及填充间距均对激光制备金属超水水表面效果产生影响，在实施制备过程中，可实时根据待处理金属实时进行调整，从而达到相应的效果。
可选地，所述激光调节装置300可以是振镜，所述激光调节装置300用于调整所述激光发射器200的发射方向及发射角度，在设置所述激光发射器运行的预设激光参数后，通过控制激光调节装置300调整所述激光发射器200的发射方向及发射角度，以使所述激光发射器200发射的激光导向所述待处理金属。
可选地，所述激光调节装置300还包括振镜、扩束镜和聚焦镜，所述扩束镜用于扩大所述激光的直径；所述振镜用于偏转所述激光；所述聚焦镜用于将所述激光聚焦于所述待处理金属的金属表面，在本申请实施例中，所述激光发射器为皮秒激光器，控制系统用于设置激光发射器200运行的激光参数，激光发射器200按照激光参数发射出的激光，激光依序经扩束镜扩束、振镜230改变激光光束的方向以及聚焦镜的聚焦后，到达待处理金属的金属表面，并作用于金属表面。
可选地，在控制所述激光发射器基于预设激光参数沿着所述扫描路径向所述待处理金属的金属表面发射激光时，被激光射到的地方形成对应的凹槽，基于所述激光发射器所发射的激光为高斯激光束，越靠近焦点的地方的深度越深，没有被激光射到的地方相对于凹槽来说相当于一个凸起，基于所述激光发射器沿着所述扫描路径在金属表面发射激光，进而在金属表面形成了一个个的凸起以及一个个的凹槽，基于扫描路径是由预设打标图案生成的，所述一个个的凹槽在所述金属表面形成了所述预设打标图案。
可选地，所述扫描路径包括第一扫描路径和第二扫描路径，所述第一扫描路径包括至少两组互相平行的第一直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第二扫描路径包括至少两组互相平行的第二直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第一直线扫描路径对应的第一直线宽度大于所述第二直线扫描路径对应的第二直线宽度，可选地，所述第一直线宽度为0.02mm，所述第二直线宽度为0.01mm。如图2所示，所述扫描路径包括第一扫描路径以及第二扫描路径，所述第一扫描路径包括两组互相平行的第一直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第二扫描路径包括两组互相平行的第二直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第一扫描路径的第一直线宽度为0.05mm，所述第二直线宽度为0.01mm，所述第一扫描路径中的两组第一直线扫描路径对应的预设夹角为90度，可以理解的是，所述第二扫描路径中的两组第二直线扫描路径对应的预设夹角与所述第一扫描路径中的两组第一直线扫描路径对应的预设夹角相同，均为90度。
可选地，在本申请实施例中，所述第一扫描路径和/或第二扫描路径分别对应的至少两组第一直线扫描路径以及至少两组第二直线扫描路径对应的预设夹角为30度至90度。如图3所示，图3示出了第一扫描路径对应的三组第一直线扫描路径对应的预设夹角为30度的第一扫描路径，图3中包括三组互相平行的第一直线扫描路径，分别是第一直线扫描路径A，第一直线扫描路径B，第一直线扫描路径C，所述第一直线扫描路径A为水平，所述第一直线扫描路径B与所述第一直线扫描路径的夹角为+30度，所述第一直线路径C与所述第一直线扫描路径的夹角为-30度。
可选地，所述预设夹角可以为30度，可以是45度，还可以是60度，还可以是90度。
可选地，在本申请实施例中，所述预设夹角为30度。
可选地，在确定所述第一扫描路径以及所述第二扫描路径后，所述控制系统还用于控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面。具体地，控制所述激光发射器200沿着所述第一扫描路径从上往下以及从左往右右的顺序对所述待处理金属进行第一次扫描，可以理解的是，在进行第一次扫描后，基于所述第一扫描路径包括至少两组互相平行的第一直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述待处理金属的金属表面形成了网格状分布的圆柱体微纳结构。
可选地，在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器200沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，在对所述待处理金属进行第二次扫描时，所述激光在所述第一次扫描所得到的第一凹槽中继续往下延伸，以形成一个类似第一凹槽的第二凹槽，基于所述第二扫描路径对应的第二直线扫描路径的第二直线宽度小于所述第一直线宽度，所述第二凹槽的表面积小于所述第一凹槽，进而所述第一凹槽与所述第二凹槽形成了在所述待处理金属的金属表面的凹槽，可以理解的是，在所述凹槽旁边形成了一个个的圆锥体凸起，即网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成了超疏水金属表面。如图4所示，图4示出了不锈钢的金属表面的圆椎体微纳结构示意图。
可以理解的是，所述圆锥体微纳结构呈现丰富的纳米级颗粒和毛刺状纳米级结构，从而改变所述待处理金属的金属表面的润湿性，以获得金属超疏水表面，所述金属超疏水表面的表面最大可接触角可达165度。
在本申请实施例中，提出了一种激光加工设备，所述激光加工设备包括激光发射器200以及控制系统，所述控制系统设置控制激光发射器200的激光参数以及扫描路径，进而通过控制激光发射器200运用所述激光参数沿着所述扫描路径进行至少两次激光扫描处理，以先将所述待处理金属的金属表面制备成网格状分布的圆柱状微纳结构，进而通过第二次以直线宽度小的第二扫描路径将所述金属表面基于圆柱状微纳结构转变为圆锥体微纳结构，从而形成超疏水金属表面，本申请只需通过设置激光加工设备运行时的激光参数以及扫描路径，进而控制激光加工设备运用激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理即可在待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构，而无需额外的添加氟化物等化学物品，操作简易，并且解决了通过添加氟化物制备金属超疏水表面时，容易导致金属受到环境污染、表面存在触感不便清理的问题。
参照图5，本发明金属超疏水表面制备方法第一实施例提供一种金属超疏水表面制备方法，所述金属超疏水表面制备方法包括：
步骤S10，获取待处理金属对应的控制参数，所述控制参数包括激光参数和扫描路径；
步骤S20，控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面；
所述激光加工设备包括激光发射器和控制系统，所述激光发射器为皮秒激光器；所述控制系统用于设置所述激光发射器运行的激光参数以及扫描路径，所述激光参数包括场镜焦距、脉冲宽度、功率、频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数的至少一个。
在本申请实施例中，在获取所述待处理金属的控制参数前，可先对所述对待处理金属的金属表面进行清洁，其中，所述对所述待处理金属的金属表面进行清洁的方式包括：将待处理金属常温下清水超声波清洗10分钟以去除表面机加工残留油污。
可选地，所述对待处理金属的金属表面进行清洁的方式还可以是可以包括用无纺布将待处理金属的金属表面擦拭干净，也可以用去离子水或酒精进行擦拭，去除表面的粉尘或油污等。
可选地，获取所述待处理金属对应的控制参数，所述控制参数包括激光参数和扫描路径，其中，获取所述激光参数的方式可以是用户通过所述激光设备的配置页面自适应输入对应的输入数据，所述激光加工设备的控制系统在接收到用户的输入数据后，根据所述输入数据设置所述激光发射器运行时的激光参数。
可循啊的，所述获取所述激光参数的方式还可以是系统调用上次保存的激光参数，可以理解的是，在用户当前输入对应的输入数据后，所述控制系统根据所述输入数据设置所述激光参数后，保存所述激光参数，以供下一次直接调用。
可选地，所述激光参数包括场镜焦距，脉冲宽度、功率、频率、扫描速度、扫描间距以及扫描次数的至少一个，所述激光参数还可以包括焦点位置可以理解的是，不同的参数大小对制备金属超疏水表面的效果不同。激光参数包括有场镜焦距，场镜可以改变激光成像光束位置，场镜焦距与工作距离有一定关系，激光光束聚焦的光斑大小与选择的场镜焦距有关，场镜焦距小，聚焦光斑越小，能量越集中。所述脉冲宽度是指激光单个脉冲持续的时间，由于激光主要体现在热能，其脉冲宽度越小，所述激光的持续时间越短，峰值功率越高，金属表面越容易得到保护，防止在制备金属超疏水表面时破坏陶瓷制品。功率是指激光发射器发出的激光光束能量大小，能量过大，容易破坏待处理金属，导致金属表面的圆锥体微纳结构被破坏；过小则无法达到激光加工条件，金属表面无发生反应，可以理解的是，激光光束能量并非单一受功率影响，他还和脉冲宽度、频率等激光参数有关。所述频率是指激光发射器每秒发出的脉冲数，在单位时间内，频率越高，打出的点越密集，反之，频率越低，打出的点越输送；所述扫描速度影响激光光束的工作时间，扫描速度越快，激光脉冲停留的时间越短；所述焦点位置为焦点平面与所述待处理金属的距离，在所述焦点位置为负离焦时，焦点平面在所述待处理金属的下方，在所述焦点位置为正离焦时，焦点平面在所述待处理金属的上方，优选地，本申请实施例的焦点位置为负离焦，避免激光光束的峰值功率对待处理金属的影响，从而实现利用激光光束的高能量对待处理金属进行打标。可以理解的是，激光扫描是线扫描方式，即用激光脉冲组成线，多条线往同一个方向按照一定的间距叠加，达到激光打标的效果，在扫描间距过大时，影响激光加工效率，在扫描间距较小时，会遗漏而影响加工效果。由此可见，制备金属超疏水表面的效果并非仅受单一参数的影响，激光脉冲宽度、功率、频率、扫描速度及扫描间距均对激光打标效果产生影响，在实施加工过程中，可实时根据待处理金属进行调整，从而达到相应的效果。
可选地，所述激光参数还包括扫描次数，所述扫描次数与打标深度有关，且不同的待处理金属在相同的扫描次数下对应的打标深度不同，在本申请实施例中，检测了扫描次数与待处理金属类型以及打标深度的关系，并具体如下：
在所述待处理金属为锆时，扫描次数为50次时对应的打标深度为0.04mm，扫描次数为100次时对应的打标深度为0.08mm，扫描次数为150次时对应的打标深度为0.1mm，扫描次数为200次时对应的打标深度为0.13mm，扫描次数为250次时对应的打标深度为0.15mm。
在所述待处理金属为不锈钢时，扫描次数为50次时对应的打标深度为0.03mm，扫描次数为100次时对应的打标深度为0.05mm，扫描次数为150次时对应的打标深度为0.08mm，扫描次数为200次时对应的打标深度为0.11mm，扫描次数为250次时对应的打标深度为0.12mm。
在所述待处理金属为钛时，扫描次数为50次时对应的打标深度为0.03mm，扫描次数为100次时对应的打标深度为0.05mm，扫描次数为150次时对应的打标深度为0.08mm，扫描次数为200次时对应的打标深度为0.11mm，扫描次数为250次时对应的打标深度为0.12mm。
可以理解的是，在实际运用过程中，可根据待处理金属的类型以及需要打标的深度确定对应的扫描次数。
可选地，在本申请实施例中，所述激光加工设备在进行激光扫描处理时，所述激光发射器的激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为50次至250次。
可选地，所述激光参数还可以根据待处理金属的类型确定，不同类型的待处理金属对应的激光参数可以不同，也可以相同。
可选地，在所述待处理金属为锆时，所述激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6.5W，频率为400KHz，扫描速度为5000mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为250至500次。
可选地，在所述待处理金属为不锈钢或钛时，所述激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为7W，频率为400KHz，扫描速度为5000mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为250至500次。
可选地，获取所述扫描路径的方式可以是接收到用户的输入预设打标图案后，所述激光加工设备的控制系统基于所述预设打标图案生成扫描路径。
可选地，所述扫描路径包括第一扫描路径和第二扫描路径，所述第一扫描路径包括至少两组互相平行的第一直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第二扫描路径包括至少两组互相平行的第二直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第一直线扫描路径对应的第一直线宽度大于所述第二直线扫描路径对应的第二直线宽度，所述第一直线宽度为0.02mm，所述第二直线宽度为0.01mm。
可选地，所述第一直线宽度还可以是0.05mm，所述第二直线宽度为0.01mm。
可选地，所述第一扫描路径和/或第二扫描路径分别对应的至少两组第一直线扫描路径以及至少两组第二直线扫描路径对应的预设夹角为30度-90度。
可选地，所述第一扫描路径包括至少两组第一直线扫描路径，所述至少两组第一直线扫描路径之间具有夹角，在本申请实施例中，在获取所述第一扫描路径的同时，还根据所述预设打标图案确定所述第一扫描路径中的至少两组第一直线扫描路径的夹角，并将所述夹角确定为所述第一扫描路径中的至少两组第一直线扫描路径对应的预设夹角，其中，所述预设夹角可以是30度，也可以是45度，还可以是90度。
可选地，在本申请实施例中，所述预设夹角为30度。
可选地，所述第一扫描路径与所述第二扫描路径对应的预设夹角相同，例如，在所述第一扫描路径中的至少两组第一直线扫描路径对应的预设夹角为30，所述第二扫描路径中的至少两组第二直线扫描路径对应的预设夹角也是30度。
可选地，在获取所述待处理金属对应的激光参数和扫描路径后，控制激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构。
其中，所述控制所述激光发射器沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理的具体方式为依据预设顺序沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，所述预设顺序为从上往下以及从左至右。
可选地，基于所述扫描路径包括第一扫描路径和第二扫描路径，本申请实施例提供了如何控制激光发射器沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描的具体实施方式。可选地，所述步骤S30包括：
控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第一扫描路径对所述待处理金属进行第一次扫描，以得到网格状分布的圆柱状微纳结构；
在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，以获取网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成超疏水金属表面。
可以理解的是，在进行第一次扫描后，基于所述第一扫描路径包括至少两组互相平行的第一直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述待处理金属的金属表面形成了网格状分布的圆柱体微纳结构。
可选地，在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器200沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，在对所述待处理金属进行第二次扫描时，所述激光在所述第一次扫描所得到的第一凹槽中继续往下延伸，以形成一个类似第一凹槽的第二凹槽，基于所述第二扫描路径对应的第二直线扫描路径的第二直线宽度小于所述第一直线宽度，所述第二凹槽的表面积小于所述第一凹槽，进而所述第一凹槽与所述第二凹槽形成了在所述待处理金属的凹槽，可以理解的是，在所述凹槽旁边形成了一个个的圆锥体凸起，即如图4所示的网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成了超疏水金属表面。
可选地，所述在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，以获取网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成超疏水金属表面的步骤之前，还包括：
获取当前已扫描次数；
在所述当前已扫描次数与所述激光参数中的扫描次数一致时，则执行控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描的步骤。
可选地，所述控制系统在接收到所述控制参数后，先控制所述激光发射器运用激光参数沿着所述第一扫描路径向所述金属表面发射激光，同时记录所述激光发射器以所述激光参数向所述金属表面发射激光时的当前已扫描次数，在当前已扫描次数达到所述激光参数中的扫描次数，将当前的扫描路径切换至所述第二扫描路径，进而控制所述激光发射器基于激光参数沿着所述第二扫描路径向所述金属表面发射激光。例如，所述激光参数中的扫描次数为3次，记录到所述激光发射器的当前已扫描次数为3次，进而直接控制所述激光发射器运用第所述激光参数沿着所述第二扫描路径向所述金属表面发射激光。
可选地，控制激光加工设备运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，每次激光扫描处理的对应的激光参数可以相同，可以不同。
可选地，在又一实施例中，所述激光参数包括第一激光参数以及第二激光参数，所述第一激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.005mm，扫描次数为50次至250次；所述第二激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.001mm，扫描次数为50次至250次。
可选地，所述控制系统在获取所述激光参数以及所述扫描路径后，基于获取的所述激光参数以及所述扫描路径设置所述激光发射器在运行时的激光参数以及扫描路径，进而先控制所述激光发射器基于所述第一激光参数沿着所述第一扫描路径向所述金属表面发射激光，同时记录所述激光发射器以所述第一激光参数沿着所述第一扫描路径向所述金属表面发射激光时的当前已扫描次数，在当前已扫描次数达到所述第一激光参数中的扫描次数时，将当前的扫描路径切换至所述第二扫描路径，将当前的激光参数切换至所述第二激光参数，进而控制所述激光发射器基于所述第二激光参数沿着所述第二扫描路径向所述金属表面发射激光。
在本申请实施例中，通过所述控制系统设置控制激光发射器的激光参数以及扫描路径，进而通过控制激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径进行至少两次激光扫描处理，以先将所述待处理金属的金属表面制备成网格状分布的圆柱状微纳结构，进而通过第二次以直线宽度小的第二扫描路径将所述金属表面基于圆柱状微纳结构转变为圆锥体微纳结构，从而形成超疏水金属表面，本申请只需通过设置激光加工设备运行时的激光参数以及扫描路径，进而控制激光加工设备运用激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理即可在待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构，而无需额外的添加氟化物等化学物品，操作简易，并且解决了通过添加氟化物制备金属超疏水表面时，容易导致金属受到环境污染、表面存在触感不便清理的问题。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有金属超疏水表面制备程序，所述金属超疏水表面制备程序被处理器执行时实现如上所述的各个实施例的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种金属超疏水表面制备方法，其特征在于，所述金属超疏水表面制备方法的步骤包括：
获取待处理金属对应的控制参数，所述控制参数包括激光参数和扫描路径；
控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面；
所述激光加工设备包括激光发射器和控制系统，所述激光发射器为皮秒激光器；所述控制系统用于设置所述激光发射器运行的激光参数以及扫描路径，所述激光参数包括场镜焦距、脉冲宽度、功率、频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数的至少一个。
2.如权利要求1所述的金属超疏水表面制备方法，其特征在于，所述激光参数包括：场镜焦距为F100至F160，脉冲宽度为10ps至15ps，功率为6W至7W，频率为400-500KHz，扫描速度为4500mm/s至5500mm/s，扫描间距为0.001mm至0.005mm，扫描次数为50次至250次。
3.如权利要求1所述的金属超疏水表面制备方法，其特征在于，所述扫描路径包括第一扫描路径和第二扫描路径，所述第一扫描路径包括至少两组互相平行的第一直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第二扫描路径包括至少两组互相平行的第二直线扫描路径组成的方形网格状扫描路径，所述第一直线扫描路径对应的第一直线宽度大于所述第二直线扫描路径对应的第二直线宽度，所述第一直线宽度为0.02mm，所述第二直线宽度为0.01mm。
4.如权利要求3所述的金属超疏水表面制备方法，其特征在于，所述第一扫描路径和/或第二扫描路径分别对应的至少两组第一直线扫描路径以及至少两组第二直线扫描路径对应的预设夹角为30度至90度。
5.如权利要求4所述的金属超疏水表面制备方法，其特征在于，所述预设夹角为30度。
6.如权利要求3-5任一项所述的金属超疏水表面制备方法，其特征在于，所述控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对所述待处理金属进行至少两次激光扫描处理的步骤包括：
控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第一扫描路径对所述待处理金属进行第一次扫描，以得到网格状分布的圆柱状微纳结构；
在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，以获取网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成超疏水金属表面。
7.如权利要求6所述的金属超疏水表面制备方法，其特征在于，在完成所述第一次扫描后，控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描，以获取网格状分布的圆锥体微纳结构，进而形成超疏水金属表面的步骤之前，还包括：
获取当前已扫描次数；
在所述当前已扫描次数与所述激光参数中的扫描次数一致时，则执行控制所述激光发射器运用所述激光参数沿着所述第二扫描路径对所述待处理金属进行第二次扫描的步骤。
8.如权利要求1所述的金属超疏水表面制备方法，其特征在于，所述激光发射器为紫外皮秒激光发射器。
9.一种激光加工设备，其特征在于，所述激光加工设备包括激光发射器和控制系统，所述激光发射器为皮秒激光器；所述控制系统用于设置所述激光发射器运行的激光参数以及扫描路径，所述激光参数包括场镜焦距、脉冲宽度、功率、频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数的至少一个；
所述控制系统还用于控制激光加工设备的激光发射器运用所述激光参数沿着所述扫描路径对待处理金属进行至少两次激光扫描处理，以将所述待处理金属的金属表面加工成圆锥体微纳结构进而形成超疏水表面。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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