激光除锈是如何工作的

基本原则

激光除锈主要基于激光与材料之间的热相互作用，具体包括以下物理过程：

1.烧蚀：激光束聚焦在锈层上，提供极高的能量密度（通常在10^8和10^10 W/cm²之间）。在吸收激光能量后，锈层迅速加热、蒸发或等离子化，产生微爆炸，将表面的铁锈剥离。

2.热膨胀和冲击波：锈层和基材具有不同的热膨胀系数。激光脉冲引起快速加热，导致锈层膨胀、开裂和脱落。同时，产生的冲击波进一步有助于去除过程。

3.光化学效应（在某些情况下）：具有特定波长的激光（如紫外激光）可以诱导锈层中的分子键断裂，但热效应通常占主导地位。

流程步骤

1.激光源生成：使用脉冲激光器（如光纤激光器、Nd:YAG激光器或CO2激光器），通常波长为1064nm（近红外），脉冲持续时间从纳秒（ns）到飞秒（fs）不等。功率范围从几十瓦到几千瓦。

2.光束传输和聚焦：激光通过光纤或反射镜组件传输到电流扫描仪，在那里聚焦成微米级的光斑（光斑直径10-100μm）。

3.扫描表面：操作员或机械臂控制激光头以每秒几米的速度扫描生锈的表面。锈层在激光照射下立即蒸发（温度可达数千摄氏度），产生烟雾和颗粒。

4.废物处理：去除的铁锈由真空系统收集，以防止二次污染。整个过程中不产生化学废物。

影响因素

1.激光参数：能量密度过高可能会损坏基板，而能量密度过低可能会导致去除不完全。脉冲激光器优于连续激光器，因为它们减少了散热。

2.材料性能：适用于钢、铁、铝等生锈金属；它们对油漆和涂料也很有效。

3.环境控制：该过程通常在惰性气氛（如氮气）下进行，以防止再氧化。