[发明专利]一种基于可见光激光吸收进行铝合金表面防护的方法及应用

说明书

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种铝基材料的特殊表面处理方法，尤其涉及一种针对铝合金可见光波段的激光低反射、防烧蚀的表面防护方法。本发明所述基于可见光激光吸收进行铝合金表面防护的方法，通过在金属表面处理的手段，在铝合金表面制备以阳极化层为基础的功能性氧化膜，并在防护膜形成的过程中，通过两次电化学沉积的方式向孔内分依次沉积具有导热性能的金属和具有可见光吸收性能的金属氧化物，形成吸收‑导热的热扩散过程，通过沉积的金属将热量迅速扩散到周围环境，有效减少可见光波段的反射，避免单点吸热过多而发生的相变并产生落尘，并减少因为热效应对技术表面的灼烧。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种铝基材料的特殊表面处理方法，尤其涉及一种针对铝合金可见光波段的激光低反射、防烧蚀的表面防护方法。

背景技术

材料表面改性技术是在保持材料原有性能的前提下，赋予其表面耐高温、防腐蚀、耐磨损、导电等新特性，以提高材料在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。

在大型高能激光设备所应用的光波长范围中，可见光波长(400nm-780nm)是激光运行过程中不可避免的区域，例如激光聚变装置中的二倍频，波长532nm就是从基频光通过光学晶体转化产生的。面对可见光波长激光的问题，现有技术的解决手段主要是通过物理或化学手段，在光学元件表面镀一层增透膜，可以大大减少光学元件表面的反射，但是反射光问题却依旧不可避免。因此，这些不可控的反射光由于强度极高，会对所照之处造成激光烧蚀，也成为工件表面损伤的技术难题。

目前为止，针对金属抗激光烧蚀表面的研究主要集中在提高金属表面反射率上，但是这一手段对于大型激光设备的舱体内部并不适用。因此，在激光运行时，应尽量降低设备内壁的反射率，防止因为多次反射而有更多的杂散光的产生。在这种情况下，金属表面需要在尽量吸收入射光的情况下，还要使这些能量不至于对表面结构产生破坏。另一方面，现有技术还会通过物理沉积的手段将无机物在金属表面制备出一层薄薄的膜层，这种方法应用的无机盐种类广，但是制备过程的效率却很低。此外，通过涂覆成膜的方式也可以制备具有吸光性能的涂层，但是结合力不够导致的涂层脱落以及溶剂的挥发，可能会给后续的真空环境带来污染，且结合力通常达不到要求。

因此，开发一种可适用于大规模工业生产的铝合金表面可见光激光防护方法可以更好的服务于大型激光设备制造，具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于可见光激光吸收进行铝合金表面防护的方法，所述方法通过金属表面处理的手段，在铝合金表面制备以阳极化层为基础的功能性氧化膜，通过吸收-导热的过程减少可见光波段的反射，并减少因为热效应对技术表面的灼烧；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种可基于可见光激光吸收防护的铝合金表面功能防护层，该铝合金可见光吸收防护层可用于大型激光设备光参量变化设备的内腔表面，减少因为激光灼烧产生的落尘，增加光学组件以及设备的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种基于可见光激光吸收进行铝合金表面防护的方法，包括如下步骤：

(1)将加工后的铝合金工件进行电化学前处理；

(2)将处理后的铝合金工件置于氧化溶液中进行阳极氧化，在所述铝合金工件表面形成规则的多孔氧化铝层；

(3)将阳极氧化后的所述铝合金工件置于含有导热金属盐的电解液中进行第一次电化学沉积，在所述铝合金工件表面的纳米孔中沉积所述导热金属；

(4)将上述处理后的所述铝合金工件置于含有可见光吸收金属盐溶液中进行第二次电化学沉积；

(5)将上述处理后的所述铝合金工件进行封孔处理；

(6)将封孔处理后的所述铝合金工件置于含硅改性液中进行表面改性，使所述铝合金工件表面沉积产生“玻璃膜”，即得。