[發(fā)明專利]一種激光輔助鋁合金化學(xué)鈍化的裝置及加工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111199084.2
• 申請(qǐng)日: 2021-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN114059056A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫奇;周建忠;孟憲凱;李鵬飛;汪卉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C22/73
• 分類號(hào): C23C22/73
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種激光輔助鋁合金化學(xué)鈍化的裝置，包括納秒脈沖激光器、可升降工作臺(tái)和鈍化池，所述鈍化池內(nèi)放置鈍化液，所述可升降工作臺(tái)位于鈍化池內(nèi)，所述可升降工作臺(tái)上安裝鋁合金工件，所述鋁合金工件位于鈍化液液面下方；所述納秒脈沖激光器用于產(chǎn)生激光束，所述激光束透過鈍化液作用在鋁合金工件表面，用于鋁合金工件表面的鈍化。本發(fā)明一方面借助激光的熱效應(yīng)使鈍化液溫度升高，促進(jìn)化學(xué)鈍化反應(yīng)的發(fā)生；另一方面激光作用在金屬基材上，金屬表層溫度升高并熔化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)均勻鈍化，實(shí)現(xiàn)提高鋁合金鈍化質(zhì)量，增加鈍化膜的均勻性和致密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域或者材料表面處理領(lǐng)域，特別涉及一種激光輔助鋁合金化學(xué)鈍化的裝置及加工方法。

背景技術(shù)

鈍化是指金屬經(jīng)強(qiáng)氧化劑或電化學(xué)方法氧化處理，使表面變?yōu)椴换顫姂B(tài)即鈍化的過程，是使金屬表面轉(zhuǎn)化為不易被氧化的狀態(tài)，而延緩金屬的腐蝕速度的方法。其鈍化的機(jī)理可用薄膜理論來解釋，即認(rèn)為鈍化是由于金屬與氧化性物質(zhì)作用，作用時(shí)在金屬表面生成一種非常薄的、覆蓋性能良好的、牢固地吸附在金屬表面上的鈍化膜。這層膜呈獨(dú)立相存在，通常是氧化金屬的化合物，它把金屬與腐蝕介質(zhì)完全隔開，防止金屬與腐蝕介質(zhì)接觸，從而使金屬基本停止溶解形成鈍態(tài)達(dá)到防腐蝕的效果。與傳統(tǒng)的物理封閉法相比，鈍化處理后具有絕對(duì)不增加工件厚度和改變顏色的特點(diǎn)、提高了產(chǎn)品的精密度和附加值，使操作更方便。但是現(xiàn)有鈍化技術(shù)存在鈍化膜不夠致密、均勻性欠缺等缺陷，需要進(jìn)一步改進(jìn)鈍化工藝。

鋁合金具有比重小，良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性、易加工成型以及優(yōu)異的物理化學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格低廉，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、輕工建材等部分，是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金。然而鋁合金在潮濕、含工業(yè)氣體、燃料氣體、鹽分和塵埃大氣等環(huán)境中使用極易發(fā)生點(diǎn)蝕、腐蝕和疲勞等形式的破壞，影響其繼續(xù)使用。因此，鋁合金表面處理是擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和延長其使用壽命的有效途徑之一。現(xiàn)有技術(shù)提出了一種鋁合金無鉻鈍化液及其制備方法，該發(fā)明提供的鋁合金無鉻鈍化液形成的鈍化膜，具有高穩(wěn)定性和耐腐蝕性能，且具有一定的抗氧化性能，能夠有效保護(hù)鋁合金材料，避免受到外界的腐蝕，有效延長其使用壽命，是一種優(yōu)良的鈍化液。

現(xiàn)有技術(shù)提出了一種金屬制品的表面鈍化裝置，提供一種避免操作人員與鈍化溶液直接接觸，提高裝置安全性，并加快溶液流動(dòng)性，提高鈍化速度與使用效果。為提高鈍化膜的均勻性，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種鈍化均勻的鈍化機(jī)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)鈍化殼旋轉(zhuǎn)，形成鈍化液的快速流動(dòng)，降低了鈍化時(shí)間，使得鈍化均勻程度較好。另外除了運(yùn)用機(jī)械的手段提高鈍化的效果，也可通過其他手段。但是其鈍化效果差，鈍化膜不均勻。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種激光輔助鋁合金化學(xué)鈍化的裝置及加工方法，一方面借助激光的熱效應(yīng)使鈍化液溫度升高，促進(jìn)化學(xué)鈍化反應(yīng)的發(fā)生；另一方面激光作用在金屬基材上，金屬表層溫度升高并熔化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)均勻鈍化，實(shí)現(xiàn)提高鋁合金鈍化質(zhì)量，增加鈍化膜的均勻性和致密度。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種激光輔助鋁合金化學(xué)鈍化的裝置，包括納秒脈沖激光器、可升降工作臺(tái)和鈍化池，所述鈍化池內(nèi)放置鈍化液，所述可升降工作臺(tái)位于鈍化池內(nèi)，所述可升降工作臺(tái)上安裝鋁合金工件，所述鋁合金工件位于鈍化液液面下方；所述納秒脈沖激光器用于產(chǎn)生激光束，所述激光束透過鈍化液作用在鋁合金工件表面，用于鋁合金工件表面的鈍化。

進(jìn)一步，所述激光束依次經(jīng)過準(zhǔn)直凸透鏡、反光鏡和聚焦凸透鏡后射入鈍化液。

進(jìn)一步，所述鈍化池連接廢液池，用于回收處理廢液。

進(jìn)一步，所述納秒脈沖激光器的激光波長為1064nm，最大平均輸出功率為1000W，脈沖頻率為2-100kHz，脈沖持續(xù)時(shí)間30-100ns。

進(jìn)一步，還包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)控制可升降工作臺(tái)升降，所述計(jì)算機(jī)控制納秒脈沖激光器產(chǎn)生激光束，所述計(jì)算機(jī)控制鈍化液排入和排出鈍化池的流量。