[发明专利]一种利用脉冲激光清洁金属表面积碳的方法

说明书

本发明涉及一种利用脉冲激光清洁金属表面积碳的方法。该方法首先在积碳表面喷洒厚度在10～20μm间的水醇混合液膜，然后将激光器产生的脉冲激光在积碳的金属表面聚焦，选择脉冲激光参数，使脉冲激光清洗阈值范围在6.0×10⁵～8.1×10⁷W/cm²之间，扫描路径为S型，扫描速度5.0cm‑30cm/s，扫面宽度5～15cm，扫描搭接率1％～5％，实现对金属材料表面积碳的清洁。该方法清洗速率达40cm²/s～120cm²/s，清洁度在95％以上，表面质量达到Sa3级，激光清洗表面没有损伤，对被清洗材料的力学性能没有影响。该方法具有高效、优质、绿色，而且工艺简单、成本低、可连续大规模作业等显著特点。

技术领域

本发明涉及一种利用脉冲激光清洁金属表面积碳的方法，属于激光应用技术领域和金属表面预处理技术领域。

背景技术

一些关键重要零部件表面积碳是在高温、高压、高油烟的恶劣服役环境中形成的，积碳层致密、与零件表面结合强度高，且往往附着在零件表面难以清洗的部位，与一般油污、锈蚀和漆层相比，清除更加困难。如不及清除积碳，往往会导致关键重要零部件如发动机的油耗升高、服役寿命缩短，甚至会严重影响关键重要零部件的使用安全。

目前，传统单一清洗方法如超声波清洗法、化学溶剂法、水射流清洗法等难以把积碳关键重要零部件表面清洗干净，而是采用化学溶剂超声清洗法与水射流磨料清洗法等混合清洗方法，但上述二种混合清洗法也存在如下不足：

一是化学溶剂超声清洗法在清洗过程中常常引入有毒的化学物质，容易对环境造成二次污染，

二是水射流磨料清洗法在清洗过程易造成关键重要零部件表面损伤，同时造成水资源的大量浪费。

三是上述二种混合清洗法在清洗表面积碳时存在工艺比较复杂、清洗效率不高和清洗质量不佳等不足。

激光清洗技术具有绿色、优质、工艺简单、操作成本低、可清洗结构复杂的零部件表面等优点，有望解决表面污染物绿色清洗难题。如专利一种金属表面的短脉冲激光清洗方法(200810134880.6)就采用激光清洗技术，在真空环境或氩气等保护气氛下对钛合金、铝合金焊接前表面污染物进行激光清洗；专利一种金属表面污物激光清洗系统及方法(CN103817113 A)给出了激光清洗锈蚀、油污和漆层的方法和实例。但上述专利都没有涉及目前传统清洗技术难以有效清洗积碳的问题。目前，激光清洗技术在实际应用中主要存在表面烧伤难以控制，清洗效率不高等问题，本发明主要解决激光清洗表面积碳的表面烧伤控制，以及清洗质量和效率的提高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种脉冲激光清洁金属表面积碳的方法。

本发明所要解决的技术问题是提供一种液膜激光清洗金属表面积碳的方法，以及该方法所涉及的激光清洗阈值及其清洁工艺。该方法具有高效、优质、绿色，而且工艺简单、成本低、可连续大规模作业等显著特点。

将固体激光器产生的脉冲激光在积碳金属表面聚焦，采用液膜激光清洗方法，在激光清洗阈值范围内以一定的扫描路径和扫描速度对积碳金属表面进行连续扫描，即可获得清洁的金属表面。具体地，本发明的方法体现在：

为了利用以上技术获得优异效果，本发明提供了一种脉冲激光辐射扫描积碳金属表面获得清洁金属表面的方法，所述方法依次包括如下步骤：在积碳金属表面喷洒醇水混合膜，然后将固体激光器产生的脉冲激光在积碳金属表面聚焦，在清洗阈值范围内选择激光清洗参数，并以一定的扫描路径和扫描速度对积碳金属表面进行连续扫描，即可获得清洁的金属表面。

优选地，所述液膜激光清洗方法中的液膜厚度在10～20μm之间，组成为水和醇混合物，优选地，醇使用异丙醇或正丁醇，质量百分比在5％～15％之间。