(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 202211084643.X (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 一种面向高反金属的激光表面 黑化方法 (57)摘要 本发明涉及一种面向高反金属的激光表面 黑化方法， 其特征在于包括以下步骤： 清洗； 设定 激光黑化的待加工区域 以及激光黑化的工艺参 数； 向所述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； 开 启纳秒脉冲激光加工系统， 进行表面黑化处理。 该种配合辅助气体的激光表面黑化方法成本更 低， 且能显著降低反射 率。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115415663 A 2022.12.02 CN 115415663 A 1.一种面向高反金属的激光表面 黑化方法， 其特 征在于包括以下步骤： a、 取待黑 化处理的金属构件进行清洗； b、 根据所述金属构件置于纳秒脉冲激光加工系统激光焦点位置， 设定激光黑化的待加 工区域以及激光 黑化的工艺 参数； c、 向所述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、 开启纳秒脉冲激光加工系统， 进行表面 黑化处理。 2.根据权利要求1所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 其特征在于： 所述步骤a 的所述金属构件为高反金属材 材料。 3.根据权利要求1所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 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20 ‑1500W； 激光脉冲重复频率1 ‑70kHz； 激 光脉冲宽度1 ‑500ns； 光斑直径20 ‑100 μm； 填充线间距10 ‑120 μm； 扫描速率10 ‑2000mm/s； 扫 描次数6‑80次。 4.根据权利要求1所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 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 ‑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50 ‑500mm/s； 扫描次 数10‑40次。 5.根据权利要求1所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 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100 ‑300mm/s； 扫描 次数15‑30次。 6.根据权利要求3至5任一项所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 其特征在于： 所述步骤b的激光的填充方式选用网格填充、 平行线填充、 交叉填充中的任意 一种。 7.根据权利要求1所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 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。 8.根据权利要求7所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 其特征在于： 步骤c的所 述混合气体的含氧量≥5 5％。 9.根据权利要求7所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 其特征在于： 步骤c的所 述混合气体的含氧量≥6 0％。 10.根据权利要求1所述的面向高反金属的激光表面黑化方法， 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。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115415663 A 2一种面向高反金属的激光表面黑化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及表面处理技术领域， 尤其涉及 一种面向高反金属表面的激光表面黑化 处理方法。 背景技术 [0002]金属表面黑化是指通过表面处理大幅降低金属表面的光学反射率， 在 光学传感和 成像、 光伏以及热光伏发电、 军事隐身以及表面标记等领域拥有广泛的应用需求。 传统金属 表面黑化方法主 要为化学处理， 对环境污染严重并难以实现复杂金属构件的局部黑 化。 [0003]激光黑化处理通常是将金属置于空气环境下， 利用脉冲激光直接烧蚀， 通过烧蚀 去除产生的微结构及表面 微纳尺度沉积物显著提升金属表面对不同波段光的吸 收率。 [0004]然而， 例如铜、 铝、 钛等常用高反金属材料本身对激光具有较高的反射率， 激光与 材料相互作用过程中， 只有少量的光束能量被材料吸收， 常规情况下采用纳秒激光进行处 理很难显著降低表 面光学反射率， 实现表面黑化； 通常需要采用单脉冲能极高的皮秒/飞秒 超快激光加工才能实现高反金属的表面 黑化处理， 激光黑化处理成本高、 能耗大。 [0005]因此需要面向高反金属需求， 提供一种 成本更低， 且能显著降低反射率的高反金 属激光表面 黑化方法。 发明内容 [0006]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成本更低， 且能显著 降低反射 率的面向高反金属的激光表面 黑化方法。 [0007]本发明解决上述 技术问题所采用的技 术方案为： [0008]该种面向高反金属的激光表面 黑化方法， 其特 征在于包括以下步骤： [0009]a、 取待黑 化处理的金属构件进行清洗； [0010]b、 根据所述金属构件置于纳秒脉冲激光加工系统激光焦点位置， 设定激光黑化的 待加工区域以及激光 黑化的工艺 参数； [0011]c、 向所述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； [0012]d、 开启纳秒脉冲激光加工系统， 进行表面 黑化处理。 [0013]本发明的所述纳秒脉冲激光加工系统采用常规的纳秒 脉冲激光加工系统即可， 辅 助气体的吹扫采用常规的气 体吹扫装置 即可， 将该气体吹扫装置进行简单装配即可安装于 纳秒脉冲激光加工系统上。 [0014]优选的， 所述 步骤a的所述金属构件为铝、 铜、 钛 等高反金属材 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的激光黑化的工艺参数为： 纳秒激光的平均功率20 ‑1500W； 激 光脉冲重复频率1 ‑70kHz； 激光脉冲宽度1 ‑500ns； 光斑直径20 ‑100 μm； 填充线 间距10‑120 μ m； 扫描速率10 ‑2000mm/s； 扫描次数6 ‑80次。 采用上述参数通过纳秒 激光在高反金属材料往说　明　书 1/4 页 3 CN 115415663 A 3