一文了解激光清洗的应用领域

    与传统的清洗方法（如机械摩擦、化学腐蚀和高频超声等）相比，激光清洗可以实现全自动化运行。其具有工作效率高、成本低、对环境无污染、对基材无损伤和材料的适用范围广等优点，完全符合绿色、环保的加工理念，是目前最可靠、有效的清洗方式。虽然目前激光清洗还没有完全取代传统的清洗方式，但随着国家对制造业节能、减排等环保意识的增强，激光清洗将以它独特的优点逐渐走进人们的生活。

    激光清洗的应用

    激光清洗在工业生产中作为加工的第1道工序，不仅可以有效除锈、除污，还可以使基体表面发生化学反应，生成一层保护层防止基体重新生锈，提高其抗蚀能力。目前，激光清洗技术已应用到军工、工业生产、微电子、文物保护和医疗等各个领域。

    在工业生产领域，机械设备长时间服役，零部件表面积累了大量油污、废旧漆层、锈蚀和积碳等污染层。激光清洗技术使除积碳效果和焊接工艺质量得到大幅度的提升，可对不同的基材表面进行高效积碳清洗，减少焊接缺陷，提升材料的焊接性；同时还可节约企业的生产成本，提升企业的生产效率。

    在微电子加工领域中，聚酰亚胺是电子元器件封装薄膜内部连接结构的介质材料，利用波长为248和193nm的准分子激光可以有效地剥离有机聚合物，防止Pd和TiCrW等对聚酰亚胺的污染。在电路板清洗方面，被广泛应用的是KrF激光器，其脉冲能量为300mJ、脉宽为20ns、频率为1Hz，可清洗电路板表面的钝化膜。

    精密机械工业常常需对零件上用来润滑和抗腐蚀的酯类及矿物油加以清除，通常是用化学方法，而化学清洗往往仍有残留物。激光去酯可以将酯类及矿物油完全去除，不损伤零件表面。其污染物去除是由冲击波完成，零件表面氧化物薄层爆炸性气化形成了冲击波，导致污物去除，而非机械互作用。材料彻底去酯用于航天工业机械零件的清理。机械零件加工中的油酯去除同样可采用激光清洗。

    在医疗上，激光清洗已被应用在清洗纹身、纹眉领域中。以往利用化学药物清洗或者进行近一步纹涂掩盖，不但不能完全清洗掉色素，还会留下疤痕，甚至危害健康；将激光作用于患处，利用激光传递的能量将色素颗粒快速击碎，通过皮肤退皮以及细胞吞噬等代谢方式去除纹身色素，且激光清洗效果良好，并对患者的皮肤无伤害。

    激光清洗文物、工艺品以及建筑物的应用已经非常广泛，在欧洲人们已经清洗了各种建筑，如波兰的烈士墓、伦敦的西行政宫等。采用KrF准分子激光器，用波长为1.06nm的激光可以有效地将石雕等工艺品（如石灰石、大理石和骨头）的污垢清洗干净，且对文物本身无损害。虽然激光清洗技术应用效果十分可靠，但激光并不是所有文物都可以清洗的，如彩色多样的工艺品，由于不同的颜色对激光吸收色谱不同，导致吸收能量大小不一，故能量吸收高的部分会受到损伤。

    还有学者将激光清洗技术与食品工业相结合，利用YAG纳秒脉冲激光器，在不同的加工条件下，将304不锈钢板上的食品加工残留物清洗干净。激光清洗食品用具过程可以缩短清洗时间，减少有毒废物的使用，并在此过程中降低操作人员的职业风险。

    激光清洗技术在武器维护保养上广泛应用。采用激光清洗系统，可以高效、快捷地清除锈蚀、污染物，并可以对清除部位进行选择，实现清洗的自动化。采用激光清洗，不但清洁度高于化学清洗工艺，而且对于物体表面几乎无损害。通过设定不同参数，还可以在金属物体表面形成一层致密的氧化物保护膜或金属熔融层，提高表面强度和耐腐蚀性。激光清除的废料对环境基本上不构成污染，还可以进行远距离操作，有效减少了对操作人员的健康损害。

    激光清洗技术现状分析及未来发展

    目前，我国制造业大而不强，缺乏核心技术，在表面处理工艺领域尤为突出。现代智能制造的发展，需要表面处理技术作为基石，需要先进的工艺方法实现填补和替代，这是我国制造业由大转强过程中面临的一个重要挑战。

    激光清洗技术作为现代绿色清洗技术，是新时代工业发展的产物，具有省时、省力、对基材无损害以及对环境无污染等优点。

    据统计，2018年全球清洗市场总额已达到5.89亿美元，预计到2023年，这一数值将攀升至7.24亿美元，可见引入激光清洗技术将会带来极其可观的经济效益。

    我国激光清洗设备的制造技术、先进程度与西方国家相比仍处于劣势，且我国激光清洗技术的应用覆盖率也比较低，还无法完全取代传统的清洗工艺。开发配套的激光清洗设备，并使其在短时间内实用化、产业化是我国科技工作者需要解决的重要问题，这对推动高新技术产业的发展具有重要意义。

文章来源于：光博会