激光加工对65Mn超疏水表面分形结构机械稳定性的影响

以65Mn为基底材料,采用激光加工法,选择加工间距、扫描速度及重复扫描次数设计了正交试验,并经硬脂酸修饰构建了具有微纳复合结构的表面形貌。利用FESEM和EDS分别对样品表面的微观形貌和化学组成进行了分析,利用接触角测量仪及MATLAB分别对处理后65Mn样品表面的接触角(CA)、滚动角(SA)进行了测量,计算了砂纸磨损前后65Mn样品的分形维数。最终得到各参数最优水平为加工间距0.05 mm,扫描速度200 mm/s,重复扫描3次,65Mn最优水平样品表面的分形维数为最大值2.5875,CA也为最大值154.19°;样品表面的分形维数达到最小值2.5591时,样品表面的CA也降为最小值151.19°.采用5 kPa负载和砂纸,对65Mn优水平样品进行磨损测试,与对照组相比,磨损后的65Mn优水平样品表面仍然具有最大的CA(145.51°)及最小的SA(34.77°)。由试验结果可知,样品表面不同区域的粗糙程度和不规则性相似,具有典型的分形结构特征。表面分形维数可用来评估65Mn样品表面的超疏水特性,表面分形结构越明显,分形维数越大,与之对应的CA也越大。表面分形维数还可以判断65Mn样品超疏水表面的机械稳定性,样品表面的分形维数越大,磨损后保留的分形结构越完整,与之对应的CA也越大,分形结构有效提高了65Mn样品表面的机械稳定性。