(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211084053.7 (22)申请日 2022.09.06 (71)申请人 北京航空航天大 学合肥创新研究院 （北京航空航天大 学合肥研究生院） 地址 230013 安徽省合肥市新站高新区文 忠路999号 (72)发明人 管迎春　李兴　王泉杰　 (74)专利代理 机构 北京棘龙知识产权代理有限 公司 11740 专利代理师 张庆龙 (51)Int.Cl. B23K 26/00(2014.01) B23K 26/352(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种提高激光 黑化效率的方法 (57)摘要 本发明涉及一种提高激光黑化效率的方法， 包括以下步骤： 清洗、 辅助气体吹扫、 进行第一阶 段双激光合束加工、 进行第二阶段激光黑化加 工。 本发明采用两个阶段的激光黑化处理配合辅 助气体， 微结构表面产生大量纳米尺度的氧化 物， 且表面产生微纳尺度的凸起复合结构， 显著 降低了光学反射 率， 同时提高了黑 化效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115464254 A 2022.12.13 CN 115464254 A 1.一种提高激光 黑化效率的方法， 其特 征在于包括以下步骤： a、 取待黑 化处理的高反金属构件， 对待黑 化区域进行清洗； b、 将所述高反金属构件置于双光源激光系统加工平面， 所述双光源激光系统包括准连 续激光光源以及 纳秒激光 光源； c、 向待加工区域吹扫辅助气体， 所述辅助气体为工业纯氧或含氧量≥35％的混合气 体； d、 进行第一阶段激光黑化加工： 采用准连续激光与纳秒激光的合束加工， 设置相应的 加工参数， 加工次数为 n次， n的取值范围为2 ‑10； e|、 进行第二阶段激光黑化加工： 采用纳秒激光单独加工， 设置相应的加工参数， 加工 次数为m次， m的取值范围为 4‑40。 2.根据权利要求1所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 所述步骤d、 e的加工 次数满足下式： n＜m， 且m+n≤ 30。 3.根据权利要求1所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 所述步骤c的所述混 合气体除了氧气， 还 包括氮气、 二氧化 碳、 氩气中的至少一种气体。 4.根据权利要求3所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 步骤c的所述混合气 体的含氧量≥5 5％。 5.根据权利要求1所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 所述步骤c的所述辅 助气体的流 量范围为2 ‑50L/min。 6.根据权利要求1所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 所述步骤d的准连续 激光的加工参数为： 激光功率为200 ‑3000W， 最小脉冲宽度为10 ‑1000ms， 占空比为5％ ‑ 100％； 纳秒激光参数为： 激光功率为20 ‑1200w， 重复频率1 ‑70kHz， 脉冲宽度1 ‑200ns； 合束 加工的加工参数为： 光斑直径为20 ‑100 μm， 填充线间距为10 ‑120 μm， 扫描速率为10 ‑500mm/ s。 7.根据权利要求6所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 所述步骤d的准连续 激光的加工参数为： 激光功率为500 ‑2000W， 最小脉冲宽度为20 ‑500ms， 占空比为40 ‑80％； 纳秒激光参数为： 激光功率为50 ‑200w， 重复频率30 ‑60kHz， 脉冲宽度10 ‑30ns； 合束加工的 加工参数为： 光斑直径为25 ‑50 μm， 填充 线间距为3 0‑60 μm， 扫描速率 为50‑200mm/s。 8.根据权利要求1至7任一项所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 所述步骤e 的纳秒激光的加工参数为： 纳秒激光的平均功率50 ‑1000W； 激光脉冲重复频率10 ‑70kHz； 激 光脉冲宽度5 ‑50ns； 光斑直径 25‑60 μm； 填充 线间距20‑80 μm； 扫描速率5 0‑500mm/s。 9.根据权利要求1至7任一项所述的提高激光黑化效率的方法， 其特征在于： 所述步骤b 的激光黑化的工艺参数为： 纳秒激光的平均功率50 ‑300W； 激光脉冲重复频率30 ‑60kHz； 激 光脉冲宽度10 ‑30ns； 光斑直径 25‑50 μm； 填充 线间距30‑60 μm； 扫描速率10 0‑300mm/s。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115464254 A 2一种提高 激光黑化效率的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及表面处理技术领域， 尤其涉及 一种提高高反金属表面激光黑化效率的 方法。 背景技术 [0002]金属激光黑化处理是指利用脉冲激光束在金属表面多次循环扫描加工， 从而显著 提高表面对不同波段光的吸 收率， 在新能源、 军事等领域具有广泛的应用需求。 [0003]然而， 对于铜、 铝、 钛等高反金属材料， 材料本身对激光具有较大的反射率， 激光黑 化处理初期只有少 部分激光能量被 吸收。 激光黑化时， 通常需要激光束多次循环扫描加工 后， 表面黑化程度增大， 对激光吸收率提高， 进一步黑化处理时材料去除效率才能得到明显 提升。 相较于皮秒和飞秒超快激光， 纳秒激光加工的成本优势显著。 然而， 由于纳秒激光单 脉冲能较低， 在激光黑化加工初期由于材料对激光低吸收率导致的加工效率降低问题亟待 解决。 进一 步提高纳秒激光 黑化处理的效率对于推动这 一技术的广泛具有重要意 义。 [0004]因此， 需要一种能够提高 高反金属纳秒激光 黑化效率的方法。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种提高高反金属激光 黑化效率的方法。 [0006]本发明解决上述 技术问题所采用的技 术方案为： [0007]一种提高激光 黑化效率的方法， 包括以下步骤： [0008]a、 取待黑 化处理的高反金属构件， 对待黑 化区域进行清洗； [0009]b、 将所述高反金属构件置于双光源激光系统加工平面， 所述双光源激光系统包括 准连续激光 光源以及 纳秒激光 光源； [0010]c、 向待加工区域吹扫辅助气体， 所述辅助气体为工业纯氧或含氧量≥35％的混合 气体； [0011]d、 进行第一阶段激光黑化加工： 采用准连续激光与纳秒激光的合束加工， 设置相 应的加工参数， 加工次数为 n次， n的取值范围为2 ‑10； [0012]e|、 进行第二阶段激光黑化加工： 采用纳秒激光单独加工， 设置相应的加工参数， 加工次数为m次， m的取值范围4 ‑40。 [0013]进一步优选的， 所述 步骤d、 e的加工次数满足下式： n＜m， 且m+n≤ 30。 [0014]优选的， 所述高反金属构件为铝、 铜、 钛 等金属材 料。 [0015]优选的， 所述 步骤a的清洁使用酒精等有机溶剂。 [0016]优选的， 所述步骤b的所述双光源激光系统的两种光源采用同一振镜系统， 从而实 现两种光源的合束或单独加工 。 [0017]优选的， 所述步骤c的所述混合气体除了氧气， 还包括氮气、 二氧化碳、 氩气 等中的 至少一种气体。说　明　书 1/4 页 3 CN 115464254 A 3