激光清洗物体表面污染层的方法技术

本发明专利技术方法涉及一种激光清洗物体表面污染层的方法，包括如下步骤：去除待清洗物体表面的可轻易脱离的污染物并收集所述可轻易脱离的污染物；提供激光清洗系统，将所述待清洗物体置于所述激光清洗系统中，并确定所述待清洗物体的污染区域；设定激光清洗系统参数并对所述污染区域进行激光扫描及辐照以清洗所述待清洗物体；去除清洗后的所述待清洗物体上的残留污染物，并对所述污染物进行收集。本发明专利技术方法采用激光扫描及辐照污染物，使得污染物升温膨胀，从而产生热应力致使污染物与待清洗物体的表面剥离，从而达到清洗目的；本发明专利技术方法步骤简单，操作方便。

【技术实现步骤摘要】
激光清洗物体表面污染层的方法
本专利技术涉及一种激光清洗物体表面污染层的方法，属于陶瓷文物的修复及清洗领域。
技术介绍
出土的陶瓷器物，由于年深日久，受到不同程度自然界各种物质的长期侵蚀，形成各种类型的污染层。陶瓷器物长期埋在地下，在潮湿的环境下，其表面会形成一层白色的沉积物，俗称水锈，主要成分是碳酸钙、碳酸镁等盐类物质；有些附着在陶瓷器物表面的泥土受温度、湿度等影响，会变得坚硬板结，形成土锈黏附于陶瓷表面。这些都是需要清洗去除的。清洗是进行陶瓷文物修复的第一步，其目的是将被修复器物表面部位的各种泥土、杂志和污垢去除干净，使陶瓷文物露出本来面目，为后道工序的修复提供条件。陶瓷文物的清洗方法很多，归纳起来，常用的基本方法主要有机械清洗法和化学清洗法。(1)机械清洗法：是用硬毛刷或细铜刷或刀锥、竹签等工具，对器物表面进行干刷，以去除覆在其上的泥土和杂质。(2)化学清洗法：使用化学药剂来清除陶瓷文物表面的锈碱、氧化物污染、油渍以及各种杂质等的方法。常用的化学药剂有盐酸溶液、甲酸溶液、高锰酸钾、过氧化氢以及乙醇、乙醚和丙酮等有机溶剂。但传统的清洗方法存在一下缺点：(1)存在清洗器物与陶瓷的机械接触，存在损伤陶瓷的风险；(2)需要化学试剂的辅助，对于一些陶瓷，该方法并不适用，同时存在污染环境、伤害清洗工作者的风险；(3)难以清洗到局部微小纹路或结构复杂的部位；(4)清洗效率比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解决上述问题、运行成本低、清洗效率高且对待清洗物体不会造成损伤的激光清洗物体表面污染层的方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光清洗物体表面污染层的方法，所述方法包括如下步骤：去除待清洗物体表面的可轻易脱离的污染物并收集所述可轻易脱离的污染物；提供激光清洗系统，将所述待清洗物体置于所述激光清洗系统中，并确定所述待清洗物体的污染区域；设定激光清洗系统参数并对所述污染区域进行激光扫描及辐照以清洗所述待清洗物体；去除清洗后的所述待清洗物体上的残留污染物，并对所述污染物进行收集。进一步地，所述参数包括辐照角度及波长，所述辐照角度为30°-90°，所述波长为532nm-100600nm。进一步地，所述参数包括光斑直径，所述光斑直径范围为0.25～2mm。进一步地，所述参数包括输出激光功率，所述输出激光功率范围为20～400W。进一步地，所述参数包括重频，所述重频范围为1～1000kHz。进一步地，所述参数包括脉宽，所述脉宽范围为10～380ns。进一步地，所述参数范围包括扫描速度，所述扫描速度为20～4000mm/s。进一步地，所述参数包括步进间距，所述步进间距范围为0.010～1mm。进一步地，所述参数包括扫描次数，所述扫描次数范围为1～10次。进一步地，所述“去除清洗后的所述待清洗物体上的残留污染物，并对所述污染物进行收集”具体为：所述待清洗物体清洗后，去除所述待清洗物体表面上残留但未粘附于所述待清洗物体的污染物，并将所述污染物收集。本专利技术的有益效果在于：采用激光扫描及辐照可轻易脱离的污染物，使得污染物升温膨胀或烧蚀，从而产生热应力或热振动致使污染物与待清洗物体的表面剥离或脱落，从而达到清洗目的；通过去除待清洗物体表面的可轻易脱离的污染物，从而减少在清洗过程中对待清洗物体与污染层之间的热应力或热振动的影响。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术的激光清洗物体表面污染层的方法的流程图。图2为本专利技术的激光清洗物体表面污染层的方法所采用的激光清洗系统的结构示意图。图3为本专利技术的实施例1与实施例2的结果示意图。图4为本专利技术的实施例3的结果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参见图1，本专利技术的激光清洗物体表面污染层的方法，所述方法包括如下步骤：去除待清洗物体5表面的可轻易脱离的污染物，并收集所述可轻易脱离的污染物；通过预先去除所述待清洗物体5表面的可轻易脱离的污染物，从而增加激光辐照后剥离或脱落清洗物体5表面污染层之间的清洗力、热应力及热振动产生的力等力。随后将所述颗粒物进行收集，以防止对环境造成污染。提供激光清洗系统，将所述待清洗物体5置于所述激光清洗系统中，并确定所述待清洗物体5的污染区域；设定激光清洗系统参数并对所述污染区域进行激光扫描及辐照以清洗所述待清洗物体5；去除清洗后的所述待清洗物体5上的残留污染物，并对所述污染物进行收集。其中，所述污染物未粘附于所述待清洗物体5上，即该步骤具体过程为所述待清洗物体5清洗后，去除所述待清洗物体5表面上残留但未粘附于所述待清洗物体5的污染物，并将所述污染物收集。将所述污染物进行收集，以防止对环境造成污染。请参见图2，上述的激光清洗系统包括激光发射装置1、设置与所述激光发射装置前的光束整形器件5、设置与所述激光发射装置1前的第一反射镜2、设置与所述第一反射镜2一侧的第二反射镜3及设置在所述第二反射镜3下方的平场透镜4，所述第一反射镜2由第一电机21控制，所述第二反射镜3由第二电机31控制。将去除表面颗粒物的所述待清洗物件置于所述平场透镜4的正下方，然后启动所述激光清洗系统进行清洗。在其他场景中，所述第一反射镜2及第二反射镜3也可为其他具有反射功能的元件，所述平场透镜4也可为其他具有聚焦能力的元件，所述第一电机21及第二电机31也可为其他可以控制物体位移或转动的元件，根据实际场景而定，在此不做限定。设置激光清洗系统的参数，所述参数包括光斑直径，所述光斑直径范围为0.25～2mm；输出激光功率，所述输出激光功率范围为20～400W；重频，所述重频范围为1～1000kHz；脉宽，所述脉宽范围为10～380ns；扫描速度，所述扫描速度为20～4000mm/s；步进间距，所述步进间距范围为0.010～1mm；扫描次数，所述扫描次数范围为1～10次。诚然，上述参数范围可根据实际应用场景制定，在此不做限制。下面通过两个实施例对本专利技术的激光清洗物体表面污染层的方法进行更详细的描述，在下述实施例中，所述待清洗物体5为陶瓷。实施例1：清洗所述陶瓷表面的土锈层。所述土锈层厚度为150μm，将所述陶瓷置于所述激光清洗系统中，设定参数：光斑直径为1.2mm，输出激光功率为90W，波长为1064nm，重频为100kHz，脉宽为240ns，扫描速度为480mm/s，步进间距为0.281mm，扫描次数为1次。实施例2：清洗所述陶瓷表面的水锈层。所述水锈层厚度为150μm，将所述陶瓷置于所述激光清洗系统中，设定参数：光斑直径为1.2mm，输出激光功率为45W，波长为1064nm，重频为200kHz，脉宽为130ns，扫描速度为200mm/s，步进间距为0.281mm，扫描次数为1次。请参见图3，实施例1及实施例2的结果如图所示，激光辐照结束后，表面残留物可在小功率吸风机下清除。实施例3：与上述实施例1及实施例2不同的是，这次激光不辐照全部污染物，只辐照污染物的两侧，结果如图4所示。从图中可以明显看出，辐照区域发生剥离而未辐照区没有明显现象。综上所述：采用激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光清洗物体表面污染层的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：去除待清洗物体表面的可轻易脱离的污染物并收集所述可轻易脱离的污染物；提供激光清洗系统，将所述待清洗物体置于所述激光清洗系统中，并确定所述待清洗物体的污染区域；设定激光清洗系统参数并对所述污染区域进行激光扫描及辐照以清洗所述待清洗物体；去除清洗后的所述待清洗物体上的残留污染物，并对所述污染物进行收集。

【技术特征摘要】
1.一种激光清洗物体表面污染层的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：去除待清洗物体表面的可轻易脱离的污染物并收集所述可轻易脱离的污染物；提供激光清洗系统，将所述待清洗物体置于所述激光清洗系统中，并确定所述待清洗物体的污染区域；设定激光清洗系统参数并对所述污染区域进行激光扫描及辐照以清洗所述待清洗物体；去除清洗后的所述待清洗物体上的残留污染物，并对所述污染物进行收集。2.如权利要求1所述的激光清洗物体表面污染层的方法，其特征在于，所述参数包括辐照角度及波长，所述辐照角度为30°-90°，所述波长为532nm-10600nm。3.如权利要求1所述的激光清洗物体表面污染层的方法，其特征在于，所述参数包括光斑直径，所述光斑直径范围为0.25～2mm。4.如权利要求1所述的激光清洗物体表面污染层的方法，其特征在于，所述参数包括输出激光功率，所述输出激光功率范围为20～400W。5.如权利要求1所述的激光清洗物...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁孝，徐佳维，张翔，高帆，熊宝星，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32