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目前主要的彩色不锈钢制备方法有:印刷、刻蚀、涂敷和氧化法。这些都属于化学方法,要用到大量强酸强碱,并且工艺复杂,重现性不好。与这些技术相比,激光制备彩色不锈钢特点是使不锈钢的局部区域表面氧化而呈现出彩色图案,可以简化工艺,特别是在空气环境下能杜绝强酸强碱的使用,对环境无危害。本课题利用激光成功地在不锈钢表面制备出彩色氧化膜,分析了氧化膜的生长机理并测试了氧化膜的性能。主要内容包括以下三个方面。 (1)在液相氧化环境下,用激光对不锈钢局部区域加热,实现了定域氧化制备氧化膜。由于氧化液不吸收1.06μm波长的激光,能量被基材吸收,使金属离子活性增强,基材表面出现氧化腐蚀而没有氧化膜产生。改变不同实验参数,包括氧浓度﹑溶液温度﹑搅拌速度,测试其对膜生长速度的影响,并建立了液相氧化环境下的膜生长模型。 (2)在空气氧化环境下,利用YAG激光成功地在不锈钢表面制备出彩色氧化膜。当光束能量密度较低时,氧化膜呈黄色;当能量密度较高时则呈现深蓝色。研究了氧化膜跟激光能量密度、脉宽的关系,发现不锈钢膜颜色可控,且具有很好的重现性。鉴于激光的均匀性对膜的质量有很大影响,实验采用复振幅滤波器,使激光作用区域温度场更均匀。 (3)在空气环境下制备的不锈钢膜具有较好的物理化学和机械性能。测试了氧化膜的耐热性、耐腐蚀性和耐磨损性。并利用光的衍射原理测试了不同氧化膜厚与所显颜色的对应关系。