RU2576292C2 - Method for surface treatment to increase emissivity - Google Patents

Method for surface treatment to increase emissivity Download PDF

Info

Publication number
RU2576292C2
RU2576292C2 RU2014108273/02A RU2014108273A RU2576292C2 RU 2576292 C2 RU2576292 C2 RU 2576292C2 RU 2014108273/02 A RU2014108273/02 A RU 2014108273/02A RU 2014108273 A RU2014108273 A RU 2014108273A RU 2576292 C2 RU2576292 C2 RU 2576292C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microcraters
microrelief
radiation
energy
treated surface
Prior art date
Application number
RU2014108273/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014108273A (en
Inventor
Евгений Михайлович Ломоносов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" filed Critical Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority to RU2014108273/02A priority Critical patent/RU2576292C2/en
Publication of RU2014108273A publication Critical patent/RU2014108273A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576292C2 publication Critical patent/RU2576292C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method includes selecting a treatment area on the surface of an article; treating the said surface with high-energy radiation and obtaining a microrelief on the treated surface; moving the treatment area and repeating the operation multiple times; using the high-energy radiation in the form of ablation; obtaining a relief in the form of separate microcraters lying at a distance of not more than 1.5 times the diameter of the microcrater from each other. The required depth of the microcrater is formed by one-time exposure to the high-energy radiation with a given duration and radiation power.
EFFECT: increasing the emissivity of a surface before applying a base coating.
3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к способу предварительной подготовки поверхности перед нанесением основного покрытия и может быть использовано при производстве светопоглащающих элементов объективов, гелиотермических преобразователей.The invention relates to a method for preliminary surface preparation before applying the main coating and can be used in the manufacture of light-absorbing lens elements, solar thermal converters.

Известен способ лазерного гравирования (патент РФ №2080971 C1, МПК: В23К 26/00, опубл. 10.06.1997), согласно которому поток лазерного излучения модулируют по времени, сфокусированный лазерный пучок направляют на обрабатываемую поверхность заготовки, осуществляют его сканирование по обрабатываемой поверхности для получения заданного контура, причем выбирают скорость перемещения лазерного луча такой, чтобы за один проход удалялся слой материала, глубина которого соответствует требуемой точности формирования контура и профиля элемента рисунка, формируют требуемый профиль элемента рисунка путем повторения процедуры сканирования, при удалении материала из глубинной зоны пространства между элементами рисунка повышают мощность лазерного излучения и увеличивают скорость перемещения лазерного пучка, управление процессом обработки осуществляют с помощью ЭВМ. Формирование рельефа поверхности осуществляется испарением части материала изделия под действием концентрированного лазерного излучения. При этом плотность излучения лазера должна быть такой, чтобы обеспечить удаление слоя материала, не разрушая близлежащие участки, но у данного способа высокие абсолютные значения температуры и температурные градиенты, достигающие в зоне обработки 106 К/см и выше, ведущие к пластическим деформациям материала, а после выравнивания температуры имеющие следствием остаточные механические напряжения в окрестности зоны обработки. У хрупких материалов эти напряжения могут превзойти предел прочности, что ведет к появлению трещин и разрушению изделия. Кроме этого, при уносе материала испарением появляются погрешности обработки за счет неполного уноса или возврата части материала в зону обработки, что снижает качество обработанной поверхности.A known method of laser engraving (RF patent No. 2080971 C1, IPC: V23K 26/00, publ. 06/10/1997), according to which the laser radiation flux is modulated in time, the focused laser beam is directed to the workpiece surface, scan it along the surface for obtaining a predetermined contour, whereby the speed of movement of the laser beam is selected such that in one pass a layer of material is removed whose depth corresponds to the required accuracy of the formation of the contour and profile of the picture element the required profile of the picture element is repeated by repeating the scanning procedure, when removing material from the deep zone of the space between the picture elements, the laser radiation power is increased and the laser beam travel speed is increased, the processing process is controlled by a computer. The formation of the surface relief is carried out by the evaporation of part of the material of the product under the action of concentrated laser radiation. In this case, the laser radiation density should be such as to ensure removal of the material layer without destroying nearby areas, but this method has high absolute temperature values and temperature gradients reaching 10 6 K / cm and higher in the treatment zone, leading to plastic deformation of the material, and after equalization of the temperature, resulting in residual mechanical stresses in the vicinity of the treatment zone. For brittle materials, these stresses can exceed the tensile strength, which leads to cracking and destruction of the product. In addition, when the material is removed by evaporation, processing errors appear due to incomplete ablation or the return of a part of the material to the treatment zone, which reduces the quality of the processed surface.

Известен способ изготовления селективной поверхностной структуры на изделиях для эффективного поглощения солнечного излучения (патент РФ №2109229 C1, МПК: F24J 2/48, F24J 2/26, опубл. 20.04.1998), согласно которому на поверхности изделия формируется система близкорасположенных микровыступов высотой до 5 мкм и поперечными размерами 1-1,5 мкм, состоящих из еще более мелких выступов. Микровыступы создавали на поверхности металла путем нагрева и ионной бомбардировки с одновременным осаждением, например методом катодного распыления атомов одного или двух иных металлов. Коэффициент поглощения слоя достигал до 95%. Собственное излучение снижалось до 2-15%. Оптические характеристики слоя практически не изменяются при углах 0-60° от нормали. Поглощающий слой, выполненный описанным способом на поверхности меди, не разрушается при термоциклировании путем нагрева в вакууме от комнатной температуры до температуры 700°C. Для формирования светопоглощающей структуры согласно данному способу необходимо бомбардировать обрабатываемую поверхность потоком атомов и ионов испаренные с отдельно расположенных мишеней, для получения качественной структуры необходимо использовать подложку с высокой чистотой поверхности. Точное согласование обрабатываемых зон на поверхности металла является технологически сложным в реализации. Для изготовления по представленному способу необходимо использовать камеры ионного испарения, это существенно ограничивает площадь обрабатываемого изделия. Формируемая по данному способу структура состоит из микровыступов высотой до 5 мкм и поперечными размерами 1-3 мкм, последующее нанесение покрытия на поверхность, обработанную по данной технологии, невозможно, так как приведет к уничтожению сформированного рельефа. Неизбежное при эксплуатации загрязнение также приводит к ухудшению поглощающей способности и существенному снижению коэффициента черноты. Механическое воздействие на поверхностный слой приведет к неизбежному разрушению микрорельефа.A known method of manufacturing a selective surface structure on products for the effective absorption of solar radiation (RF patent No. 2109229 C1, IPC: F24J 2/48, F24J 2/26, publ. 04/20/1998), according to which on the surface of the product a system of closely spaced microprotrusions up to 5 microns and transverse sizes of 1-1.5 microns, consisting of even smaller protrusions. Microprotrusions were created on the metal surface by heating and ion bombardment with simultaneous deposition, for example, by cathodic atomization of atoms of one or two other metals. The absorption coefficient of the layer reached up to 95%. Own radiation decreased to 2-15%. The optical characteristics of the layer practically do not change at angles of 0-60 ° from the normal. The absorbing layer, made in the described manner on the surface of copper, is not destroyed by thermal cycling by heating in vacuum from room temperature to a temperature of 700 ° C. To form a light-absorbing structure according to this method, it is necessary to bombard the treated surface with a stream of atoms and ions vaporized from separately located targets; to obtain a high-quality structure, it is necessary to use a substrate with high surface purity. The exact coordination of the treated zones on the metal surface is technologically difficult to implement. For manufacturing according to the presented method, it is necessary to use ion evaporation chambers, this significantly limits the area of the workpiece. The structure formed by this method consists of microprotrusions with a height of up to 5 microns and transverse dimensions of 1-3 microns, subsequent coating on the surface treated by this technology is impossible, as it will lead to the destruction of the formed relief. Inevitable during operation, pollution also leads to a deterioration in the absorption capacity and a significant reduction in the coefficient of blackness. Mechanical action on the surface layer will lead to the inevitable destruction of the microrelief.

Наиболее близким к изобретению является способ формирования микрорельефа поверхности изделий (патент РФ №2248266 C2, МПК: B23K 26/18, B23K 15/00, B23K 15/02, опубл. 20.03.2005). В определенном месте образца концентрированным источником тепла создается зона расплава заданных размеров, управляя параметрами термовоздействия, перемещают зону расплава в определенную точку образца, где подвергают ее затвердеванию, прекращая действие концентрированного источника тепла, для формирования сложного рельефа поверхности перечисленные действия повторяют многократно, управляя процессом обработки при помощи ЭВМ. В предложенном способе обработка не сопровождается испарением материала изделия. Для плавления поверхностного слоя достаточно использовать концентрированные источники тепла с удельной плотностью энергии в фокусе 102…104 Вт/см2. Дополнительно применяют подогрев образца перед обработкой до температуры, равной 0,7…0,9 от температуры плавления материала изделия, и отжиг остаточных напряжений после обработки. Описанный способ формирования микрорельефа поверхности основан на использовании эффекта массопереноса, возникающего при плавлении поверхностного слоя изделия концентрированными источниками тепла, и применим для материалов, изменяющих свою плотность при переходе в жидкое состояние. В результате обработки поверхности по данному способу получают микрорельеф формой и габаритами, определяемыми плотностью обрабатываемого материала и площадью обрабатываемой поверхности, однако при использовании данного способа формирования микрорельефа впадины имеют небольшую глубину, либо невысокое выступание наплыва, получаемый микрорельеф не является ярко выраженным и имеет низкие характеристики светорассеяния. Номенклатура материалов, допустимых к обработке данным способом, существенно ограничена использованием эффекта массопереноса.Closest to the invention is a method of forming a microrelief of the surface of products (RF patent No. 2248266 C2, IPC: B23K 26/18, B23K 15/00, B23K 15/02, publ. 20.03.2005). At a specific location of the sample, a concentrated heat source creates a melt zone of a given size, controlling the thermal effect, moves the melt zone to a certain point in the sample, where it hardens, ceasing the action of the concentrated heat source, to form a complex surface topography, the above steps are repeated many times, controlling the processing process at help computers. In the proposed method, the processing is not accompanied by evaporation of the material of the product. For melting the surface layer, it is sufficient to use concentrated heat sources with a specific energy density at the focus of 10 2 ... 10 4 W / cm 2 . Additionally, heating the sample before processing to a temperature equal to 0.7 ... 0.9 of the melting point of the product material and annealing of residual stresses after processing are used. The described method of forming the surface microrelief is based on the use of the mass transfer effect that occurs when the surface layer of the product is melted by concentrated heat sources, and is applicable to materials that change their density upon transition to the liquid state. As a result of surface treatment according to this method, a microrelief is obtained in the shape and dimensions determined by the density of the processed material and the area of the treated surface, however, when using this method of forming a microrelief, the depressions have a small depth or a low protrusion of the influx, the resulting microrelief is not pronounced and has low light scattering characteristics . The nomenclature of materials acceptable for processing by this method is significantly limited by the use of mass transfer effect.

Задачей изобретения является создание способа обработки поверхности для повышения степени черноты.The objective of the invention is to provide a method of surface treatment to increase the degree of blackness.

Технический результат изобретения заключается в повышении поглощающей способности поверхностного слоя изделия, снижении доли зеркальной составляющей отраженного излучения и увеличении эффективности преобразования лучистой энергии в тепловую.The technical result of the invention is to increase the absorption capacity of the surface layer of the product, reducing the proportion of the mirror component of the reflected radiation and increasing the efficiency of the conversion of radiant energy into heat.

Это достигается тем, что способ обработки поверхности для повышения степени черноты путем формирования микрорельефа, при котором выбирают зону обработки на поверхности изделия, обрабатывают с помощью энергетического облучения и получают на обрабатываемой поверхности микрорельеф, после чего перемещают зону обработки и многократно повторяют операции, в отличие от известного используют энергетическое облучение в виде абляции, при котором высвобожденное вещество испаряется с обрабатываемой поверхности, получают микрорельеф в форме микрократера, а необходимую глубину микрократера формируют путем разового воздействия энергетического облучения за счет длительности и мощности облучения, при этом зону обработки перемещают с шагом L, величина которого не превышает 1,5 диаметра микрократера.This is achieved by the fact that the surface treatment method for increasing the degree of blackness by forming a microrelief, in which a treatment zone is selected on the product surface, is treated with energy radiation and a microrelief is obtained on the treated surface, after which the treatment zone is moved and operations are repeated many times, unlike known use energy radiation in the form of ablation, in which the released substance evaporates from the treated surface, get a microrelief in the form of mi rokratera, and the desired depth of microcraters is formed by a single exposure energy due to irradiation duration and irradiation power, wherein the treatment zone is moved with a pitch L, which does not exceed 1.5 microcraters diameter.

На фиг. 1 представлен профиль поверхности, обрабатываемого изделия. На фиг. 2 представлен вариант распределения микрократеров на поверхности обрабатываемого изделия. На фиг. 3 представлен вариант исполнения микропрофиля поверхности наклоненными микрократерами.In FIG. 1 shows the profile of the surface of the workpiece. In FIG. 2 shows a variant of the distribution of microcraters on the surface of the workpiece. In FIG. 3 shows an embodiment of the surface microprofile by inclined microcraters.

Способ обработки поверхности для повышения степени черноты заключается в том, что поток энергетического облучения направляют в зону обработки на поверхности изделия, получают микрократер. При этом используют энергетическое облучение в виде абляции. Энергетическое облучение имеет различную природу происхождения, наиболее распространенными и применимыми считаются лазерное, электроннолучевое и тепловое излучения. Абляция - процесс уноса вещества с поверхности материала под воздействием энергетического облучения. Высвобожденное вещество испаряется. Необходимую глубину микрократера формируют путем разового воздействия энергетического облучения за счет комбинации определенной величины длительности и мощности облучения. После этого зону обработки перемещают и многократно повторяют операции. Микрорельеф поверхности за счет крупных габаритов не вызывает пространственного разложения отраженного излучения в спектральном диапазоне видимого излучения, соотношение диаметра и глубины микрократеров выбирается в зависимости от укрывной способности и толщины покрытия, плотности материала обрабатываемой поверхности. В качестве материала поверхности может быть использован любой материал, поддающийся точной механической обработке. Микрократеры создаются на поверхности путем лазерной абляции обрабатываемой поверхности в задаваемых близкорасположенных точках, отстоящих одна от другой на расстояние с шагом L, не превышающим 1,.5 диаметра микрократера. Лазерная абляция является экологически чистым способом формирования микрорельефа поверхности, в качестве отходов при которой наблюдается мелкодисперсный порошок окислов обрабатываемого материала, который может быть легко осажден на фильтрах тонкой очистки вытяжной системой местной вентиляции. При создании одного микрократера на обрабатываемую поверхность энергетическое облучение оказывает разовое воздействие. Разовое воздействие - это импульсное либо беспрерывное по времени воздействие без ограничения его длительности. Микрорельеф является частью структуры материала и не претерпевает изменений при воздействиях вплоть до уровней, приводящих к фазовым переходам материала.The method of surface treatment to increase the degree of blackness is that the energy radiation flux is directed to the treatment zone on the surface of the product, and a microcrater is obtained. In this case, energy irradiation in the form of ablation is used. Energy radiation has a different nature of origin, the most common and applicable are laser, electron beam and thermal radiation. Ablation is the process of entrainment of a substance from the surface of a material under the influence of energy radiation. The released substance evaporates. The necessary depth of the microcrater is formed by a single exposure to energy exposure due to the combination of a certain amount of duration and radiation power. After that, the processing zone is moved and the operations are repeated many times. Due to the large dimensions, the surface microrelief does not cause spatial decomposition of the reflected radiation in the spectral range of the visible radiation, the ratio of the diameter and depth of the microcraters is selected depending on the covering ability and thickness of the coating, the density of the material being treated surface. As a surface material, any material that can be precisely machined can be used. Microcraters are created on the surface by laser ablation of the treated surface at predetermined closely spaced points, spaced one from the other by a distance of L increments not exceeding 1 .5 of the diameter of the microcrater. Laser ablation is an environmentally friendly way of forming a surface microrelief, as a waste in which there is a fine powder of oxides of the processed material, which can be easily deposited on fine filters with a local exhaust system. When creating one microcrater, the radiation exposure has a one-time effect on the treated surface. A single exposure is a pulsed or time-continuous exposure without limiting its duration. The microrelief is part of the structure of the material and does not undergo changes when exposed to levels leading to phase transitions of the material.

На фиг. 1 представлен профиль поверхности обрабатываемого изделия, состоящий из микрократера созданного в поверхностном слое изделия в разрезе. Микрократер 1 получен на поверхности изделия 2 методом абляции при энергетическом воздействии по нормали к обрабатываемой поверхности.In FIG. 1 shows the surface profile of the workpiece, consisting of a microcrater created in the sectional surface layer of the product. Microcrater 1 obtained on the surface of the product 2 by ablation during energy exposure normal to the treated surface.

На фиг. 2 представлен вариант распределения микрократеров 1 по поверхности обрабатываемого изделия 2, где микрократеры 1 расположены на поверхности обрабатываемого изделия 2 с шагом L, величина которого не превышает 1,5 диаметра микрократера 1.In FIG. 2 shows the distribution of microcraters 1 over the surface of the workpiece 2, where the microcraters 1 are located on the surface of the workpiece 2 with a step L, the value of which does not exceed 1.5 of the diameter of the microcrater 1.

На фиг. 3 представлен вариант исполнения микропрофиля поверхности наклоненными микрократерами 1. Используя наклон оси энергетического облучения относительно нормали к обрабатываемой поверхности 2, можно создавать микрократеры 1 с измененным профилем и заданной ориентацией по обрабатываемой поверхности 2. Таким образом, можно обрабатывать поверхность при постоянном и одинаковом наклоне оси источника энергетического облучения к нормали обрабатываемой поверхности 2, либо при переменном наклоне оси источника энергетического облучения, либо таким образом, что величина наклона оси источника обеспечивает постоянное прохождение оси источника через определенную точку пространства, находящуюся выше источника относительно обрабатываемой поверхности 2. Наиболее эффективным изменение показателя отражения наблюдается в пределах от 0 до 60° наклона оси энергетического излучения от нормали к обрабатываемой поверхности 2.In FIG. 3 shows an embodiment of the surface microprofile by inclined microcraters 1. Using the inclination of the axis of energy irradiation relative to the normal to the treated surface 2, it is possible to create microcraters 1 with a modified profile and a given orientation on the treated surface 2. Thus, the surface can be processed with a constant and uniform inclination of the source axis energy exposure to the normal to the treated surface 2, either with a variable inclination of the axis of the source of energy exposure, or so Thus, the value of the inclination of the axis of the source provides a constant passage of the axis of the source through a certain point in space located above the source relative to the treated surface 2. The most effective change in the reflection index is observed in the range from 0 to 60 ° of the inclination of the axis of energy radiation from the normal to the processed surface 2.

Пример реализации способа. Металлические, например алюминиевые, изделия механической обработкой зачищались до чистоты поверхности выше величины высоты неровностей 5 Rz. После очистки обрабатываемая поверхность помещалась в точку фокуса лазерного 3-координатного ЧПУ станка, на изделие направлялся поток сфокусированного когерентного излучения, испаряющий металл на заданную глубину, формируя один микрократер за одно воздействие, распределение микрократеров по обрабатываемой поверхности обеспечивается за счет смещения точки фокусировки, коническая форма микрократеров определяется величиной перетяжки объектива станка. Время создания структуры на поверхности площадью 100 см2 составляло 2-3 ч. Обработанная поверхность представляла собой микрорельеф, состоящий из микрократеров глубиной 35-40 мкм и диаметром 18-22 мкм. Микрократеры имели бугристую структуру, поверхность их не была гладкой, а слагалась из шероховатых ступеней, образованных несовершенством внутренней структуры металла. Коэффициент поглощения необработанной детали достигал 10-15%, после нанесения черного покрытия эта величина составляла 90-95%, предварительно обработанная поверхность поглощала 50-55% с нанесенным покрытием 97-99%, что позволяет улучшить коэффициент светопоглощения изделия более чем в 2 раза, снижая зеркальную составляющую отраженного излучения до нефиксируемой величины.An example implementation of the method. Metal products, for example aluminum, were machined to a surface cleanliness above a roughness height of 5 Rz. After cleaning, the treated surface was placed at the focal point of the 3-axis CNC laser machine, a focused coherent radiation flux was evaporated to the product, evaporating the metal to a predetermined depth, forming one microcrater in one action, the distribution of microcraters over the treated surface was ensured by shifting the focus point, conical shape microcraters is determined by the magnitude of the constriction of the lens of the machine. The time of creating the structure on a surface with an area of 100 cm 2 was 2-3 hours. The treated surface was a microrelief consisting of microcraters 35-40 microns deep and 18-22 microns in diameter. Microcraters had a tuberous structure, their surface was not smooth, but consisted of rough steps formed by the imperfection of the internal structure of the metal. The absorption coefficient of the untreated part reached 10-15%, after applying a black coating this value was 90-95%, the pre-treated surface absorbed 50-55% with a coating of 97-99%, which allows to improve the light absorption coefficient of the product by more than 2 times, reducing the specular component of the reflected radiation to a non-fixed value.

Структура поверхностных микрократеров, их средние размеры и расстояния между ними легко варьируются выбором параметров лазерного ЧПУ станка. Микрократеры по форме и соотношению глубина-диаметр формируют микросветоловушки, обуславливая тем самым значительное повышение светопоглощения покрытия, наносимого поверх сформированного микрорельефа, в результате использования данного способа световые лучи претерпевают многочисленные переотражения внутри сформированного микрорельефа, таким образом, позволяя покрытию поглотить световое излучение с большей эффективностью. Индикатриса - диаграмма отображающая зависимость показателя отражения от направления излучения. Форма микрократеров определяет характер индикатрисы отраженного излучения, позволяя управляемо менять направление максимума. В результате большая часть лучистой энергии претерпевает переход в тепловую, увеличивается степень черноты покрытия.The structure of surface microcraters, their average sizes and the distances between them can easily be varied by choosing the parameters of a laser CNC machine. Microcraters form micro-traps in shape and depth-diameter ratio, thereby causing a significant increase in the light absorption of the coating applied over the formed microrelief, as a result of using this method, light rays undergo numerous re-reflections inside the formed microrelief, thus allowing the coating to absorb light radiation with greater efficiency. Indicatrix - a chart showing the dependence of the reflection index on the direction of radiation. The shape of the microcraters determines the character of the indicatrix of the reflected radiation, allowing one to controllably change the direction of the maximum. As a result, most of the radiant energy undergoes a transition to heat, and the degree of blackness of the coating increases.

Форма микрократеров не изменяется при длительном нагреве до температур, составляющих предельные эксплуатационные температуры выбранного материла, в случае выбора металла в качестве материала изделия, микрорельеф испытывает упрочнение вследствие кратковременного высокотемпературного воздействия, что повышает предельную температуру эксплуатации обрабатываемой поверхности.The shape of microcraters does not change upon prolonged heating to temperatures that make up the operating temperatures of the selected material; in the case of choosing a metal as the product material, the microrelief experiences hardening due to short-term high-temperature exposure, which increases the maximum operating temperature of the treated surface.

Положительный эффект от предлагаемого технического решения заключается в повышении поглощающей способности поверхностного слоя изделия и снижении доли зеркальной составляющей отраженного излучения за счет повышения диффузной составляющей отраженного излучения и формирования индикатрисы отраженного излучения с управляемым направлением максимума. При этом обрабатываемая поверхность представляет собой систему близкорасположенных микрократеров, имеющих клиновидную форму профиля глубиной до 60 мкм и диаметром 10-25 мкм, сформированных путем удаления материала из обрабатываемой поверхности. Собственная степень черноты обработанной поверхности относительно необработанной увеличилась не менее чем в 1,5-2 раза. Таким образом, предварительная обработка поверхности по предложенному способу позволяет улучшить коэффициент светопоглощения изделия более чем в 2 раза, снижая зеркальную составляющую отраженного излучения до нефиксируемой величины.The positive effect of the proposed technical solution is to increase the absorption capacity of the surface layer of the product and reduce the proportion of the mirror component of the reflected radiation by increasing the diffuse component of the reflected radiation and the formation of the indicatrix of the reflected radiation with a controlled maximum direction. In this case, the treated surface is a system of closely located microcraters having a wedge-shaped profile with a depth of up to 60 microns and a diameter of 10-25 microns, formed by removing material from the treated surface. The intrinsic blackness of the treated surface relative to the untreated increased by at least 1.5-2 times. Thus, surface pretreatment according to the proposed method allows to improve the light absorption coefficient of the product by more than 2 times, reducing the mirror component of the reflected radiation to an undetectable value.

Claims (1)

Способ обработки поверхности изделия путем формирования микрорельефа, включающий выбор зоны обработки на поверхности изделия, обработку с помощью энергетического облучения и получение на обрабатываемой поверхности микрорельефа, после чего перемещают зону обработки и многократно повторяют упомянутые операции, отличающийся тем, что используют энергетическое облучение в виде абляции, при котором высвобожденное вещество испаряется с обрабатываемой поверхности, и получают микрорельеф в виде отдельно стоящих микрократеров, расположенных на расстоянии друг от друга, не превышающем 1,5 диаметра микрократера, причем заданную глубину микрократера формируют разовым воздействием энергетического облучения заданной длительности и мощности облучения. A method of processing the surface of an article by forming a microrelief, including selecting a treatment zone on the surface of the article, processing using energy irradiation, and obtaining a microrelief on the treated surface, after which the treatment zone is moved and the above operations are repeated many times, characterized in that they use energy irradiation in the form of ablation, in which the released substance evaporates from the treated surface, and get a microrelief in the form of free-standing microcraters, located nnyh at a distance from each other, not exceeding 1.5 times the diameter of microcraters, the microcraters predetermined depth is formed a one-time exposure to energy radiation of predetermined duration and irradiation power.
RU2014108273/02A 2014-03-05 2014-03-05 Method for surface treatment to increase emissivity RU2576292C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014108273/02A RU2576292C2 (en) 2014-03-05 2014-03-05 Method for surface treatment to increase emissivity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014108273/02A RU2576292C2 (en) 2014-03-05 2014-03-05 Method for surface treatment to increase emissivity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014108273A RU2014108273A (en) 2015-09-10
RU2576292C2 true RU2576292C2 (en) 2016-02-27

Family

ID=54073216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014108273/02A RU2576292C2 (en) 2014-03-05 2014-03-05 Method for surface treatment to increase emissivity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2576292C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764777C1 (en) * 2021-01-26 2022-01-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) Method for treating the surface of a non-ferrous metal by forming a microrelief

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2081201C1 (en) * 1993-12-10 1997-06-10 ФДС "Керамик" Method of treatment of articles made of titanium wrought alloys
RU2103412C1 (en) * 1996-12-17 1998-01-27 Йелстаун Корпорейшн НВ Method of finishing wood objects
RU2109229C1 (en) * 1996-07-25 1998-04-20 Беграмбеков Леон Богданович Method for manufacture of selective surface structure on products adapted for efficient absorption of solar radiation
RU2420379C1 (en) * 2009-12-28 2011-06-10 Сергей Юрьевич Моссаковский Method of applying wavy texture on surface

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2081201C1 (en) * 1993-12-10 1997-06-10 ФДС "Керамик" Method of treatment of articles made of titanium wrought alloys
RU2109229C1 (en) * 1996-07-25 1998-04-20 Беграмбеков Леон Богданович Method for manufacture of selective surface structure on products adapted for efficient absorption of solar radiation
RU2103412C1 (en) * 1996-12-17 1998-01-27 Йелстаун Корпорейшн НВ Method of finishing wood objects
RU2420379C1 (en) * 2009-12-28 2011-06-10 Сергей Юрьевич Моссаковский Method of applying wavy texture on surface

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764777C1 (en) * 2021-01-26 2022-01-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) Method for treating the surface of a non-ferrous metal by forming a microrelief

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014108273A (en) 2015-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10357850B2 (en) Method and apparatus for machining a workpiece
Zayarny et al. Nanoscale boiling during single-shot femtosecond laser ablation of thin gold films
TWI505893B (en) Method of working material with high-energy radiation
CN102017088A (en) Engineering flat surfaces on materials doped via pulsed laser irradiation
CN111801602A (en) Coating and apparatus using a transparent solid body with reduced reflection of the transparent solid body using a laser
Fiorucci et al. Surface modification of Ti6Al4V by nanosecond laser ablation for biomedical applications
Smausz et al. Study on the effect of ambient gas on nanostructure formation on metal surfaces during femtosecond laser ablation for fabrication of low-reflective surfaces
Mahdieh et al. Crater geometry characterization of Al targets irradiated by single pulse and pulse trains of Nd: YAG laser in ambient air and water
Senegačnik et al. Influence of processing parameters on characteristics of laser-induced periodic surface structures on steel and titanium
Pavelyev et al. Fabrication of high-effective silicon diffractive optics for the terahertz range by femtosecond laser ablation
US5118917A (en) Method of micro-working the surface of a workpiece while using a laser beam
Izawa et al. Ablation and amorphization of crystalline Si by femtosecond and picosecond laser irradiation
RU2576292C2 (en) Method for surface treatment to increase emissivity
Zhang et al. Surface micro-texture on sapphire fabricated by laser ablation trajectory regulation
Lloyd et al. Laser-assisted generation of self-assembled microstructures on stainless steel
CN111168233A (en) Method for inducing periodic structure on surface of optical glass by picosecond laser
EP2000558B1 (en) Method and apparatus for manufacturing purely refractive optical structures
RU2522919C1 (en) Method of forming microstructured layer of titanium nitride
RU2554244C1 (en) Thread strengthening method
Noh et al. Fabrication of random microspikes on mold metal by ultrashort laser ablation for hydrophilic surface
Kishimura et al. Micromosaic formation in laser-irradiated Si probed by picosecond time-resolved x-ray diffraction
Haehnel et al. Production of microstructures in wide-band-gap and organic materials using pulsed laser ablation at 157 nm wavelength
RU174220U1 (en) LASER-RADIATED FERROELECTRIC ANNEALING DEVICE WITH SPATIAL RESOLUTION EXCEEDING THE DIFFRACTION LIMIT
RU2675884C1 (en) Method of laser thermal treatment of thread connections
Furlan et al. Direct laser texturing using two-beam interference patterning on biodegradable magnesium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20200124