[发明专利]一种高效率大面积去除厚涂层的方法及其应用

说明书

本发明提供了一种高效率大面积去除厚涂层的方法及应用，包括：步骤一：采用短脉冲激光束将大面积厚涂层通过激光刻蚀的方法进行分区，形成若干个分区；步骤二：针对各个分区区域，先采用大光斑长脉冲激光束或者大光斑连续激光束扫描加热，再喷低温冷气快速冷却。本发明通过对各分区进行快速加热和冷却，由此在涂层和基体界面上产生超过界面结合强度的应力，实现大面积快速剥落厚涂层的目的。

技术领域

本发明涉及激光清洗领域，尤其涉及一种高效率大面积去除厚涂层的方法及其应用。

背景技术

工程应用中，尤其是很多重大装备的表面需涂覆厚涂层。比如，飞机蒙皮由底漆、防腐漆层、面漆等构成；各类工作在高温热循环工况装备的表面通常有热障涂层等。无论是飞机蒙皮表面油漆，还是热障涂层，这类涂层的共同特点是厚度厚，飞机蒙皮表面漆层总厚度可达数毫米，热障涂层也可达数百微米。此外，这类厚涂层由于装备工况恶劣和安全系数要求高等原因，一般涂层与基体结合强度非常高。飞机蒙皮、坦克外壳等在服役一段时间后，表面油漆会因外力、辐射和气流冲刷等原因导致出现脱落、龟裂和老化等显性损伤或者隐形损伤，需要去除整体或者局部的旧漆层，以便于涂覆新涂层。航空发动机表面热障涂层，服役一段时间后需要局部或者整体去除热障涂层，以便于涂覆新涂层。目前，厚涂层的去除采用化学清洗、喷砂或者手工打磨的方式，存在不环保、效率低和基体损伤等问题。激光清洗作为近年来迅速发展起来的新兴清洗方式，利用激光与待去除物相互作用，去除待去除物。这种方法已经被广泛用于去除铁锈、氧化皮、油污等薄层污染物，激光去除待去除物的机制为：利用短脉冲或者超短脉冲激光的极高峰值功率密度光束作用于待去除雾，使之达到气化点，最终气化去除待去除雾。此类方法的优点是，可以精确去除待去除物。此类方法的缺点，去除效率低，有直接作用于基体和损伤基体的风险。这就限制了基于气化烧蚀机制的激光清洗方法在大面积工程应用和重大工程装备中的应用。

针对飞机蒙皮的激光清洗技术，人们也努力探寻了一些像在实验室内利用激光清洗模拟飞机蒙皮的铝合金涂漆材料的方法和装置。现有技术公开了一种激光去除飞机蒙皮表面涂层的方法，可以快速有效地去除铝蒙皮表面油漆涂层，通过调节激光工艺参数，包括激光输出平均功率P、激光光斑大小D、激光重复频率f、激光扫描线宽、扫描速度v和扫描纵向搭接间距l等参数，来达到去除漆层的目的。但是该方法仍只是主要依靠激光的热烧蚀效应去除漆层，并且效率依旧低下。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种高效率大面积去除厚涂层的方法及其应用，解决现有技术的方法去除厚涂层效率低下的问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种高效率大面积去除厚涂层的方法，包括：

步骤一：采用短脉冲激光束将大面积厚涂层通过激光刻蚀的方法进行分区，形成若干个分区；

步骤二：针对各个分区区域，先采用大光斑长脉冲激光束或者大光斑连续激光束扫描加热，再喷低温冷气快速冷却。

优选地，所述步骤一中激光刻蚀的深度小于涂层厚度。

优选地，所述步骤二中的所述大光斑长脉冲激光束或者所述大光斑连续激光束的功率密度在10⁵W/cm²-10⁶W/cm²数量级。

优选地，所述步骤二中，若分区区域面积小，针对每个分区，先采用大光斑长脉冲激光束或者大光斑连续激光束扫描分区区域，扫描完成后再喷低温冷气；若分区区域面积大，在激光束扫描分区区域时，冷气喷射装置紧随激光扫描头之后，喷射低温冷气冷却激光扫描后的区域。

优选地，所述步骤一中使用的激光器为纳秒激光器或者皮秒激光器或者飞秒激光器。

优选地，所述步骤二中使用的激光器为长脉冲激光器或者连续激光器，所述长脉冲激光器和连续激光器的脉宽为百微秒或者毫秒量级。