[發明專利]一種高效率大面積去除厚涂層的方法及其應用

有效

• 申請號: 202010883617.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112171068B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 葉云霞;黃旭;任旭東;花銀群;符永宏
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/362
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種高效率大面積去除厚涂層的方法及應用，包括：步驟一：采用短脈沖激光束將大面積厚涂層通過激光刻蝕的方法進行分區，形成若干個分區；步驟二：針對各個分區區域，先采用大光斑長脈沖激光束或者大光斑連續激光束掃描加熱，再噴低溫冷氣快速冷卻。本發明通過對各分區進行快速加熱和冷卻，由此在涂層和基體界面上產生超過界面結合強度的應力，實現大面積快速剝落厚涂層的目的。

技術領域

本發明涉及激光清洗領域，尤其涉及一種高效率大面積去除厚涂層的方法及其應用。

背景技術

工程應用中，尤其是很多重大裝備的表面需涂覆厚涂層。比如，飛機蒙皮由底漆、防腐漆層、面漆等構成；各類工作在高溫熱循環工況裝備的表面通常有熱障涂層等。無論是飛機蒙皮表面油漆，還是熱障涂層，這類涂層的共同特點是厚度厚，飛機蒙皮表面漆層總厚度可達數毫米，熱障涂層也可達數百微米。此外，這類厚涂層由于裝備工況惡劣和安全系數要求高等原因，一般涂層與基體結合強度非常高。飛機蒙皮、坦克外殼等在服役一段時間后，表面油漆會因外力、輻射和氣流沖刷等原因導致出現脫落、龜裂和老化等顯性損傷或者隱形損傷，需要去除整體或者局部的舊漆層，以便于涂覆新涂層。航空發動機表面熱障涂層，服役一段時間后需要局部或者整體去除熱障涂層，以便于涂覆新涂層。目前，厚涂層的去除采用化學清洗、噴砂或者手工打磨的方式，存在不環保、效率低和基體損傷等問題。激光清洗作為近年來迅速發展起來的新興清洗方式，利用激光與待去除物相互作用，去除待去除物。這種方法已經被廣泛用于去除鐵銹、氧化皮、油污等薄層污染物，激光去除待去除物的機制為：利用短脈沖或者超短脈沖激光的極高峰值功率密度光束作用于待去除霧，使之達到氣化點，最終氣化去除待去除霧。此類方法的優點是，可以精確去除待去除物。此類方法的缺點，去除效率低，有直接作用于基體和損傷基體的風險。這就限制了基于氣化燒蝕機制的激光清洗方法在大面積工程應用和重大工程裝備中的應用。

針對飛機蒙皮的激光清洗技術，人們也努力探尋了一些像在實驗室內利用激光清洗模擬飛機蒙皮的鋁合金涂漆材料的方法和裝置。現有技術公開了一種激光去除飛機蒙皮表面涂層的方法，可以快速有效地去除鋁蒙皮表面油漆涂層，通過調節激光工藝參數，包括激光輸出平均功率P、激光光斑大小D、激光重復頻率f、激光掃描線寬、掃描速度v和掃描縱向搭接間距l等參數，來達到去除漆層的目的。但是該方法仍只是主要依靠激光的熱燒蝕效應去除漆層，并且效率依舊低下。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種高效率大面積去除厚涂層的方法及其應用，解決現有技術的方法去除厚涂層效率低下的問題。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種高效率大面積去除厚涂層的方法，包括：

步驟一：采用短脈沖激光束將大面積厚涂層通過激光刻蝕的方法進行分區，形成若干個分區；

步驟二：針對各個分區區域，先采用大光斑長脈沖激光束或者大光斑連續激光束掃描加熱，再噴低溫冷氣快速冷卻。

優選地，所述步驟一中激光刻蝕的深度小于涂層厚度。

優選地，所述步驟二中的所述大光斑長脈沖激光束或者所述大光斑連續激光束的功率密度在10⁵W/cm²-10⁶W/cm²數量級。

優選地，所述步驟二中，若分區區域面積小，針對每個分區，先采用大光斑長脈沖激光束或者大光斑連續激光束掃描分區區域，掃描完成后再噴低溫冷氣；若分區區域面積大，在激光束掃描分區區域時，冷氣噴射裝置緊隨激光掃描頭之后，噴射低溫冷氣冷卻激光掃描后的區域。

優選地，所述步驟一中使用的激光器為納秒激光器或者皮秒激光器或者飛秒激光器。

優選地，所述步驟二中使用的激光器為長脈沖激光器或者連續激光器，所述長脈沖激光器和連續激光器的脈寬為百微秒或者毫秒量級。