激光清洗将迎来新的红利时期？最新研究新鲜出炉

在工业上，激光清洗技术已应用于文化古迹的去污、焊接、去除涂漆部件和金属锈蚀等领域。传统的物理化学清洗方法虽然应用广泛，但存在精度差、基体表面损伤严重、清洗效率低、污染环境等问题。因此，具有高精度、自动化程度高、环保等优点的激光清洗技术正在逐步取代传统的清洗技术。

采用脉冲激光清洗方法去除7075铝合金表面的氧化膜。不同激光能量密度对表面形貌、表面厚度组成、铝显微硬度和对7075耐蚀性的影响 研究了激光清洗去除7075铝合金表面氧化膜的机理。结果表明，7075铝合金氧化膜的激光清洗主要是基于气化机理和爆炸产生的冲击波。激光清洗后，7075铝合金表面硬度由158.5 HV提高到171.9 HV。激光去除铝合金表面的氧化膜降低了表面的耐腐蚀性，表面的熔化也影响了清洗后表面的耐腐蚀性。在本研究中，在 1.43 J/cm2 和 1.82 J/cm2 的能量密度下，可以进一步去除氧化膜而不会损坏基板。这进一步确保了表面的耐腐蚀性。在本研究中，当能量密度达到1.82 J/cm2时，清洁表面上的氧质量分数下降到2.03%，显微硬度为167.7 HV。

7075铝合金作为Al Zn Mg Cu系列的增强铝合金，具有强度高、力学性能好、耐腐蚀、耐低温等优点，被广泛用于制造飞机结构和部件。然而，暴露在大气中的铝合金表面会形成一层自然氧化膜，在某些情况下必须将其去除。例如，在焊接前去除氧化膜可以显着降低氢气的孔隙率，提高焊缝的强度和硬度。在维修高铁时，必须去除氧化膜，以保证铝合金桥壳的耐用性。在电镀工艺之前去除铝合金基材上的氧化膜可以提高镀层的附着强度。

R. Rechner 发现铝合金表面可见的有机和无机杂质可以通过纳秒 Nd:YAG 激光有效去除。在这项研究中，一些表面在清洁后被溶解和热氧化。田先生使用 IPG 纳秒光束激光器从海洋生物膜表面清除含有天然污染物的铝合金板，发现激光烧蚀是主要去除机制。然而，高密度激光通量会损坏要清洁的表面并在清洁后的表面上形成纳米结构的氧化物层。 XSJ 使用带有 Q 连接的纳秒脉冲电池光学激光器来去除铬模具上的橡胶污渍。激光能量密度为0.97 J/cm2，胶层去除机理包括气化、弹性剥离和热弹性膨胀。在此能量密度下，基板不会受到损坏。朱国光研究了BMS10-11土壤表面经过常规物理和激光清洗后的摩擦力、耐磨性和耐腐蚀性的变化。当激光能量密度为5J/cm2时，铝涂层不燃烧，不损伤基材。

没有证据表明在 1000 或 2000 小时盐雾测试后，用大气压等离子压力进行预处理会增加被动 EPD 样品的剪切强度。测得的强度值与对照样品中的大致相同。相比之下，EPD钝化样品在激光和盐雾预处理后显示出更好的强度值。获得的强度值分别比实测参考值高出 26% 和 15%。在没有 EPD 保护涂层的样品和 1000 小时老化的实验室盐雾室中，等离子和激光预处理的效果特别强。尽管对照样品在老化后仅显示出残余强度，但 AP 等离子体和激光预处理给出了更高的值。

所有继承的拉伸位移测试都因接头内聚力失效而失败（见上文）。老化后会出现缺胶现象，从而延长和加剧老化过程。耐老化性取决于所选的表面处理。用等离子体和激光对大气压进行预处理显示出显着的改进。在 1000 小时的盐雾试验后，对照样品在粘合剂表面上显示出一侧的粘合失效。然而，等离子体底漆样品中的粘合剂沉积物在两侧都有可变的粘合剂断裂，并且激光底漆样品中的粘合剂断裂仅在边缘处。因此，相应的误差条件证实了电阻测量的结果。

此外，与传统的物理清洁相比，激光辐射的泄漏率不会影响飞机表面的耐腐蚀性和摩擦性能。根据这项研究，G.D.张表明，激光能量密度的变化和点的重合会影响5754铝合金在激光清洗过程中的表面粗糙度。发现当点重叠时，表面粗糙度先增大后减小。 F. D. Zhang 研究了激光清洗后铝合金 AA7024 表面氧化层成分的变化。他们发现，在7.1 J/cm 2 的激光能量密度下，AA7024铝合金表面原有的MgO + MgAl 2 O 4 氧化层被去除，但形成了新的Al 2 O 3 + 氧化层。氧化镁。 T. Dimogerontakis 用脉冲 Nd: YAG 激光对铝镁合金进行激光净化实验。

评估了激光清洗过程中直接热氧化的机理以及激光功率密度对氧化膜厚度的依赖性。已经发现，随着激光能量密度的增加，在激光清洗过程中形成的氧化膜会变厚。 Alshaer 使用 100 ns Nd: YAG 激光在焊接前清洁 4043 和 AC-170O4PX 铝合金板。研究表明，激光清洗可以有效去除材料表面的大部分涂层、油脂、污垢和氧化物，从而减少焊缝的孔隙率。结果还表明，激光清洗过程是基于烧蚀的。

以往的研究表明，在激光清洗过程中，不同的激光能量密度会影响待清洗表面的表面特性。目前对7075激光合金的激光清洗研究很少。因此，本文采用脉冲光纤激光器对7075铝合金表面的氧化膜进行清洗。研究了激光能量密度对铝合金7075氧化膜去除、表面形貌、表面成分和表面硬度的影响。 7075铝合金广泛用于飞机零部件的生产。由于大气海洋大气，用于沿海活动的飞机部件经常受到腐蚀。因此，本文还研究了激光清洗对去除 7075 铝合金耐腐蚀表面氧化膜的效果。

被测材料为3mm厚的7075工业铝合金板。用线切割机切割一块45mm×35mm×3mm的7075铝合金块，然后放入超声波清洗机中，用无水乙醇净化。然后让它在室温下自然干燥。激光提纯前铝板表面相通过X射线衍射仪（XRD）检测，如图1所示。可以看出，激光提纯前的7075铝合金表面的氧化层都是MgAl2O4、MgO 和 Al2O3。

振镜点的扫描速度、方向和覆盖率由波长为1064 nm的振镜控制。移动区域的清洁速度、方向和覆盖速度由振镜和带有激光头的机器人头控制。移动区域的清洁速度、方向和覆盖速度由振镜和带有激光头的机器人头控制。振镜点的扫描速度、方向和覆盖率由波长为1064 nm的振镜控制。移动区域的清洁速度、方向和覆盖速度由振镜和带有激光头的机器人头控制。移动区域的清洁速度、方向和覆盖速度由振镜和带有激光头的机器人头控制。

使用极低视场 3D 显微镜（VHX-5000，Keyence，Japan）在激光清洗前后观察 7075 铝合金的表面形貌。用扫描电子显微镜（S-3400N，Hitachi，Japan）观察激光清洗后7075铝合金表面的显微组织。采用能量色散光谱和X射线衍射分析观察激光提纯前后7075铝合金化学元素和表面成分的变化。 （Aeris，Malvern Panalytical，荷兰）。 X 射线衍射的来源是目标铜辐射。 2θ 衍射角以 0.02° 和 99.45 s 的间隔保持在 20° 和 80° 之间。用MicroVickers数字显微硬度计（HVS-1000A）测量激光清洗前后样品的显微硬度。测量，四达，四国以）。测量方法包括从三个不同点测量每个样品的显微硬度并计算平均显微硬度。使用的药筒为 500 克。