一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法技术

一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法，采用激光波长为1.064

【技术实现步骤摘要】
一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法
本专利技术涉及镁合金氧化膜层去除方法领域，尤其涉及一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法。
技术介绍
镁具有低密度、高比强度、高比刚度、电磁屏蔽性能等优点，在军工、机械、电子、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。然而镁及其合金极易腐蚀，在特殊环境下（如海水、有机/无机盐溶液、有机/无机酸碱溶液等），镁合金会与周围的介质发生化学或电化学反应。为提高镁合金的耐腐蚀能力，业内常采用微弧氧化进行表面处理，在基体表面生成高硬度、致密的陶瓷膜。然而，镁合金的微弧氧化膜层的主要成分为氧化镁或氧化镁的复合氧化物，难以采用酸液或碱液去除，且酸碱液渗透至基体容易造成基体的过腐蚀。化学方法除膜需要加热、成本高、能耗高、污染严重、工艺复杂、容易伤到镁合金内部。激光清除因其非直接接触、无污染、易操控的优点，已开始应用于合金的表面处理，尤其广泛适用于铝合金的表面处理，取得了良好的效果，但现有的激光清除技术对镁合金的效果不佳，难以满足要求。如申请号为201310293821.4的现有技术中，公开了一种镁合金表面氧化层的激光蚀刻加工方法，利用的激光束照射镁合金的表面需蚀刻的部位，使表面氧化层直接升华，蚀刻掉表面氧化层，用于提高镁合金的导电性能。然而，其技术方案中采用的扫描速度慢，难以满足大面积膜层快速去除的要求；该方法中线条宽度值偏大，无法适应人们对工件低表面粗糙度的要求。申请号为201610110091.3的现有技术中，利用飞秒脉冲激光作为直接工具，通过扫描振镜实现脉冲序列在工件表面的横向或纵向逐行扫描，刻蚀去除铝、镁等轻金属表面氧化膜。然而，该方法中所用飞秒激光设备昂贵；其目的是去除厚度仅为纳米级别的自然氧化膜；而为达到大的去除量，飞秒脉冲激光的平均功率在20-80W之间，高的输出功率会导致表面毛化粗糙，难以使表面实现低粗糙度。申请号为201610110091.3的现有技术中，提出了一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法。然而，其输出功率更是高达100-200W，同样难以使表面实现低粗糙度。
技术实现思路
为解决现有的激光清除技术对镁合金的效果不佳，难以满足要求的问题，本专利技术提供了一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法，采用激光波长为1.064的纳米激光器对镁合金微弧氧化膜层进行激光去除，激光输出功率为6～18W，激光频率为25～100KHz，扫描方式为对微弧氧化膜层重复进行多次激光光束扫描，相邻两次的扫描方向相互垂直，扫描线间距为0.05～0.09mm，扫描速度为510～2000mm/s。优选的，对镁合金微弧氧化膜层上受到激光光束扫描的区域进行电阻测量，当区域内任意两点之间的电阻均为零时，镁合金微弧氧化膜层的去除完成，停止对该区域的激光扫描。优选的，激光输出功率为18W，频率为50KHz，扫描线间距为0.05mm，扫描速度为1000mm/s。优选的，激光输出功率为9W，频率为50KHz，扫描线间距为0.05mm，扫描速度为1500mm/s。优选的，激光输出功率为6W，频率为30KHz，扫描线间距为0.05mm，扫描速度为510mm/s。优选的，激光输出功率为18W，频率为100KHz，扫描线间距为0.09mm，扫描速度为2000mm/s。优选的，激光输出功率为12W，频率为25KHz，扫描线间距为0.09mm，扫描速度为2000mm/s。根据上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术与现有的主要适用于铝合金的激光清除方法相比，降低了激光输出功率，采用了适合于镁合金的6～18W的激光输出功率。现有技术中较高功率的激光可适用于铝、钢等合金的表面除膜和清洗处理，然而镁合金的沸点仅为1107℃左右，远低于铝合金的沸点2500℃和钢的沸点2630℃，激光清洗的过程是通过烧蚀使表面升华，露出新鲜的金属表面，意味着不仅要完全去除原有的氧化膜层，还会使激光与金属基体间产生一定的作用，高功率的激光对与沸点较低的镁合金表面的烧蚀严重，并不适合镁合金的表面的高光洁度处理。本专利技术中采用的激光输出功率既可以对微弧氧化膜层进行充分去除，又可以避免对镁合金表面造成烧蚀，保证激光去除后镁合金的表面质量，还能够节约能耗。本专利技术中通过对激光的扫描方式、扫描线间距和扫描速度进行设置，使激光线间距应与激光光斑直径相匹配，实现精确控制，并合理设置扫描方式，以完整地除掉表面的膜层。扫描线间距过大容易使表面出现深浅不一的情况；扫描线间距过小则易导致局部反复接收高能量，造成局部的熔滴增多；扫描方式不当则容易出现膜层清除不彻底的情形。本专利技术中可以避免上述现有技术中容易出现的不利情况，使得镁合金平面不合格的膜层快速去除，同时保持镁合金表面的低粗糙度，膜层去除速度快且干净，膜层去除后镁合金的表面粗糙度不超过3.2μm，满足镁合金微弧氧化膜层去除的要求，现有的激光去除技术对于镁合金均无法达到本申请的效果。具体实施方式一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法，采用激光波长为1.064的纳米激光器对镁合金微弧氧化膜层进行激光去除，激光输出功率为6～18W，激光频率为25～100KHz，扫描方式为对微弧氧化膜层重复进行多次激光光束扫描，相邻两次的扫描方向相互垂直，扫描线间距为0.05～0.09mm，扫描速度为510～2000mm/s。实施例1：试验对象是微弧氧化膜层厚度为15的镁合金试样，表面粗糙度为1.035。采用激光波长为1.064的纳米激光器对膜层进行激光去除，激光输出功率为18W，频率为50KHz，激光光束扫描方式为1次横向扫描叠加1次纵向扫描，扫描线间距为0.05mm，扫描速度为1000mm/s。采用万用表测得除膜区域的任意两点间的电阻为0，说明微弧氧化膜层已清除干净。采用TR200表面粗糙度仪测得该区域的Ra为1.702。实施例2：试验对象是微弧氧化膜层厚度为15的镁合金试样，表面粗糙度为1.012。采用激光波长为1.064的纳米激光器对膜层进行激光去除，激光输出功率为9W，频率为50KHz，激光光束扫描方式为1次横向扫描叠加1次纵向扫描，扫描线间距为0.05mm，扫描速度为1500mm/s。采用万用表测得除膜区域的任意两点间的电阻为0，说明微弧氧化膜层已清除干净。采用TR200表面粗糙度仪测得该区域的Ra为2.220。实施例3：试验对象是微弧氧化膜层厚度为27的镁合金试样，表面粗糙度为1.573。采用激光波长为1.064的纳米激光器对膜层进行激光去除，激光输出功率为6W，频率为30KHz，激光光束扫描方式为1次横向扫描叠加1次纵向扫描，扫描线间距为0.05mm，扫描速度为510mm/s。采用万用表测得除膜区域的任意两点间的电阻为0，说明微弧氧化膜层已清除干净。采用TR200表面粗糙度仪测得该区域的Ra为1.454。实施例4：试验对象是微弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法，其特征在于：采用激光波长为1.064

【技术特征摘要】
1.一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法，其特征在于：采用激光波长为1.064的纳米激光器对镁合金微弧氧化膜层进行激光去除，激光输出功率为6～18W，激光频率为25～100KHz，扫描方式为对微弧氧化膜层重复进行多次激光光束扫描，相邻两次的扫描方向相互垂直，扫描线间距为0.05～0.09mm，扫描速度为510～2000mm/s。


2.根据权利要求1所述的一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法，其特征在于：对镁合金微弧氧化膜层上受到激光光束扫描的区域进行电阻测量，当区域内任意两点之间的电阻均为零时，镁合金微弧氧化膜层的去除完成，停止对该区域的激光扫描。


3.根据权利要求1所述的一种快速光洁地去除镁合金微弧氧化膜层的方法，其特征在于：激光输出功率为18W，频率为50KHz，扫描线间距为0.05mm，扫描速度为1000mm/s。...

【专利技术属性】
技术研发人员：石绪忠，周洋，王腾达，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41