[发明专利]一种新型的涂层清洗方法

说明书

本发明涉及一种新型的涂层清洗方法，该方法采用的清洗装置包括用于产生激光的激光发生系统、用于聚焦激光的光路转换系统、用于与激光配合的吸收层涂覆系统、用于控制清洗装置移动的运动系统、用于回收脱落涂层的回收系统、用于产生离子水层的喷水系统以及控制系统；该清洗方法具有如下步骤：1：利用吸收层涂覆系统将待清洗工件表面均匀涂覆上吸收层，并放置在工作台上；2：根据预设的激光参数启动激光发生系统产生激光束，激光束与1中的待清洗工件相对；3：将2中的激光通过光路转换系统聚焦成聚焦激光束，聚焦激光束形成预设的激光光斑尺寸，本发明能够不受基体材料、涂层材料及去除区域形貌的限制，去除基体表面涂层。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种新型的涂层清洗方法。

背景技术

涂层广泛应用于航空航天关键构件，包括但不限于锈层、耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抗大气和侵渍腐蚀涂层、电导和电阻涂层、机械部件间隙控制涂层、耐化学腐蚀涂层等。涂层涂的不合格或使用时受损和退化则需要对已有涂层进行清除。目前常用的清除方法有物理(吹砂和高压水冲击)和化学(酸碱溶液)方法。

这些方法存在工艺可控性差、周期长、污染环境、易对基体和粘结层造成损伤。尤其是氧化锆热障涂层去除，目前主要仍采用吹砂去除，作为服役工况最苛刻的发动机热端部件，涡轮叶片和导向叶片热障涂层修复占据了发动机大修的主要生产份额，因而特别需要先进的去除方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种新型的涂层清洗方法，能够不受基体材料、涂层材料及去除区域形貌的限制，去除基体表面涂层的同时在基体材料表面引入残余压应力，提高基体材料的性能，也避免了涂层去除过程中对基体材料的损伤。

第一方面，本发明的实施例提出了一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，该方法采用的清洗装置包括用于产生激光的激光发生系统、用于聚焦激光的光路转换系统、用于与激光配合的吸收层涂覆系统、用于控制清洗装置移动的运动系统、用于回收脱落涂层的回收系统、用于产生离子水层的喷水系统以及控制系统，所述的激光发生系统、光路转换系统、吸收层涂覆系、运动系统、回收系统及喷水系统均与控制系统电性连接；该清洗方法具有如下步骤：

步骤1：利用吸收层涂覆系统将待清洗工件表面均匀涂覆上吸收层，并放置在工作台上；

步骤2：根据预设的激光参数启动激光发生系统产生激光束，激光束与步骤1中的待清洗工件相对；

步骤3：将步骤2中的激光通过光路转换系统聚焦成聚焦激光束，聚焦激光束形成预设的激光光斑尺寸；

步骤4：由控制系统启动喷水系统向待清洗工件吸收层表面喷水，从而在吸收层表面形成离子流动水层，作为激光清洗时的约束层；

步骤5：聚焦激光束经过离子流动水层照射在吸收层上，激光与吸收层相互作用产生等离子体爆炸，等离子体爆炸在约束层的约束作用下产生向涂层及工件方向传播的高压冲击波，在高压冲击波作用下，工件表面涂层脱落，脱落后的涂层进入回收系统；

步骤6：由控制系统控制清洗装置按照设定的清洗轨迹移动，最终完成整个工件表面的涂层清洗。

进一步地，步骤1中待清洗工件表面涂层的厚度为1μm～10000μm。

进一步地，步骤1中吸收层为胶带、黑漆或深色液膜，厚度0.01mm～2mm。

进一步地，步骤2中激光参数为脉宽范围为5ms～1000ms，波长为530nm～1080nm，能量为10J～1000J，功率密度范围10⁷～10¹²GW/cm²，激光脉冲重复频率0.001Hz～100Hz。

进一步地，当5PS≥H+2h时，对工件正反两面进行涂层清除；当5PS＜H+2h时，对工件正或反面单面进行涂层清除；其中，P为激光脉宽，S为冲击波波速，H为工件厚度，h为涂层厚度。