基于响应面法的激光刻蚀制备铝合金疏水表面工艺参数研究

为探究皮秒激光的单脉冲能量、扫描次数、扫描速度、激光重复频率4个工艺参数对2024铝合金表面疏水性能的影响规律,搭建了皮秒激光加工试验平台,设计了四因素三水平的响应面试验,用Design-Expert12软件对工艺参数进行优化,得到最佳工艺参数组合,并通过试验验证了回归方程的准确性。根据响应面分析结果,单脉冲能量与扫描次数、扫描次数与扫描速度、扫描次数与激光重复频率对表面接触角度的交互影响作用显著。以表面接触角度为评价指标,各工艺参数对表面接触角度的影响因素大小排序为：单脉冲能量>扫描次数>扫描速度>激光重复频率。以表面接触角度最大为目标,得到优化后的工艺参数组合：单脉冲能量14μJ、扫描次数7次、扫描速度650 mm/s、激光重复频率2.2×10⁶ Hz。预测表面接触角度为147.5°,试验实际表面接触角度为150.3°,实际值与预测值的误差为1.9%。试验结果表明：通过响应面法对皮秒激光工艺参数进行优化后,建立的表面接触角度模型具有良好的预测能力,通过优化后的工艺参数对铝合金表面进行微结构刻蚀,可显著提高其表面疏水性能。