[发明专利]一种激光辅助铝合金化学钝化的装置及加工方法

说明书

本发明提供了一种激光辅助铝合金化学钝化的装置，包括纳秒脉冲激光器、可升降工作台和钝化池，所述钝化池内放置钝化液，所述可升降工作台位于钝化池内，所述可升降工作台上安装铝合金工件，所述铝合金工件位于钝化液液面下方；所述纳秒脉冲激光器用于产生激光束，所述激光束透过钝化液作用在铝合金工件表面，用于铝合金工件表面的钝化。本发明一方面借助激光的热效应使钝化液温度升高，促进化学钝化反应的发生；另一方面激光作用在金属基材上，金属表层温度升高并熔化，进一步实现均匀钝化，实现提高铝合金钝化质量，增加钝化膜的均匀性和致密度。

技术领域

本发明涉及激光加工领域或者材料表面处理领域，特别涉及一种激光辅助铝合金化学钝化的装置及加工方法。

背景技术

钝化是指金属经强氧化剂或电化学方法氧化处理，使表面变为不活泼态即钝化的过程，是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。其钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性物质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。这层膜呈独立相存在，通常是氧化金属的化合物，它把金属与腐蚀介质完全隔开，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的效果。与传统的物理封闭法相比，钝化处理后具有绝对不增加工件厚度和改变颜色的特点、提高了产品的精密度和附加值，使操作更方便。但是现有钝化技术存在钝化膜不够致密、均匀性欠缺等缺陷，需要进一步改进钝化工艺。

铝合金具有比重小，良好的导热和导电性、易加工成型以及优异的物理化学性能等优点，且价格低廉，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部分，是轻合金中应用最广、用量最多的合金。然而铝合金在潮湿、含工业气体、燃料气体、盐分和尘埃大气等环境中使用极易发生点蚀、腐蚀和疲劳等形式的破坏，影响其继续使用。因此，铝合金表面处理是扩大其应用范围和延长其使用寿命的有效途径之一。现有技术提出了一种铝合金无铬钝化液及其制备方法，该发明提供的铝合金无铬钝化液形成的钝化膜，具有高稳定性和耐腐蚀性能，且具有一定的抗氧化性能，能够有效保护铝合金材料，避免受到外界的腐蚀，有效延长其使用寿命，是一种优良的钝化液。

现有技术提出了一种金属制品的表面钝化装置，提供一种避免操作人员与钝化溶液直接接触，提高装置安全性，并加快溶液流动性，提高钝化速度与使用效果。为提高钝化膜的均匀性，现有技术提出了一种钝化均匀的钝化机，通过电机驱动转轴带动钝化壳旋转，形成钝化液的快速流动，降低了钝化时间，使得钝化均匀程度较好。另外除了运用机械的手段提高钝化的效果，也可通过其他手段。但是其钝化效果差，钝化膜不均匀。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种激光辅助铝合金化学钝化的装置及加工方法，一方面借助激光的热效应使钝化液温度升高，促进化学钝化反应的发生；另一方面激光作用在金属基材上，金属表层温度升高并熔化，进一步实现均匀钝化，实现提高铝合金钝化质量，增加钝化膜的均匀性和致密度。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种激光辅助铝合金化学钝化的装置，包括纳秒脉冲激光器、可升降工作台和钝化池，所述钝化池内放置钝化液，所述可升降工作台位于钝化池内，所述可升降工作台上安装铝合金工件，所述铝合金工件位于钝化液液面下方；所述纳秒脉冲激光器用于产生激光束，所述激光束透过钝化液作用在铝合金工件表面，用于铝合金工件表面的钝化。

进一步，所述激光束依次经过准直凸透镜、反光镜和聚焦凸透镜后射入钝化液。

进一步，所述钝化池连接废液池，用于回收处理废液。

进一步，所述纳秒脉冲激光器的激光波长为1064nm，最大平均输出功率为1000W，脉冲频率为2-100kHz，脉冲持续时间30-100ns。

进一步，还包括计算机，所述计算机控制可升降工作台升降，所述计算机控制纳秒脉冲激光器产生激光束，所述计算机控制钝化液排入和排出钝化池的流量。