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激光清洗锈蚀机理及清洗的主要方法

来源:mg游戏平台手机版 发表时间:2019-09-23 09:05:04  浏览次数:  
   随着在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强,传统清洗工业的诸多缺点越来越明显。而激光清洗具有更清洁、非接触、高效灵活和适用于各种材质的物体等清洗特点,被认为是可靠、有效的解决办法。
  各类金属表面与其周围介质发生化学或电化学反应,使金属遭到腐蚀破坏。金属腐蚀是一种资源浪费,其程度是非常惊人的。各种金属的腐蚀中,以铁的腐蚀最为严重,世界上每年因腐蚀造成的钢铁损失占钢铁总量的1/5~1/4。目前国内外对激光清洗锈蚀方面的研究较多。自激光器发明后,激光清洗设想就被提出,近年来,国内也陆续开展了有关激光除锈的研究工作,并取得了有益的进展。干式激光清洗的效率低于湿式清洗,但由于湿式清洗引入液膜,进而造成工艺的稳定性较低,工业应用不够灵活,如处理不当,会造成二次腐蚀等因素,干式激光清洗的研究对于工业化推广而言更为重要。
  激光清洗锈蚀机理
  从金属锈蚀清洗的角度考虑,修饰层与基体属于同质层,膜层材料中含有基底层元素、或者是基底层的派生物,即各种腐蚀产物或衰变产物。使用激光方式进行去除,其主要清洗机制为气化机制,在激光能量密度达到锈蚀层的烧蚀阈值后实现清洗作用。具体去除方式分为直接气化和反冲压力两种。
  钢铁在大气环境中生成的铁锈属缝隙腐蚀,在钢铁基体表面形成一层疏松多孔的氧化皮,无法起到封闭保护作用。水、氧气及其它气体的渗入,使基体不断被锈蚀。然而基于钢铁锈层的这种特点,为激光去除锈蚀创造了便利。
  本质上金属材料锈蚀激光清洗属于物理去除,主要是通过锈层汽化、锈层与基体存在温度梯度诱导界面处产生热应力、锈层间隙的气相或液相受热产生膨胀力[lasercleaning]等共同作用下,汽化分解和间隙相膨胀破裂交替进行,锈层厚度逐渐减小,最终实现清除锈蚀效果。
  激光清洗方法主要有4种:
  ①激光干洗法,即采用脉冲激光直接辐射去污;
  ②激光+液膜方法,即首先沉积一层液膜于基体表面,然后用激光辐射去污;
  ③激光+惰性气体的方法,即在激光辐射的同时,用惰性气体吹向基体表面,当污物从表面剥离后会立即被气体吹离表面,以避免表面再次污染和氧化;
  ④运用激光使污垢松散后,再用非腐蚀性化学方法清洗。
  目前,常用的是前 3种方法。第4种方法仅见于石质文物的清洗中。
 

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