激光除锈后,表面清洁度评定方法

顿磊
2025-12-05

    在激光加工技术飞速发展的今天,激光除锈凭借高效、环保、无损伤等优势,已广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器等多个领域。而激光除锈表面的清洁度,不仅是衡量清洗质量是否合格的核心标准,更直接关系到清洗对象的后续使用   寿命与使用安全。然而,目前国内尚未形成统一的激光除锈表面清洁度评定标准和测定方法,实际应用中多依据具体使用要求来判断是否达标。不过,行业内可借鉴传统清洗方法的表面清洁度评定手段,为激光除锈效果的评估提供参考。

一、表面清洁度的核心定义与要求

  表面清洁度,又称表面洁净度,指物体经去油、除锈、去氧化皮、去旧涂膜等工艺处理后,所获得的符合需求的表面洁净状态。其核心要求主要包括两方面:一是彻底去除油污,让金属或非金属表面从憎水或局部憎水转变为亲水;二是彻底清除表面杂质,金属表面需去除焊渣、砂型、旧漆膜等腐蚀物,呈现金属本质,非金属表面则需去除旧漆膜、抛光粉等杂质,展现纯净表面。对于激光除锈而言,达到这两项核心要求,是确保后续使用效果的基础。

二、主流表面清洁度评定方法详解

(一)目视检查法

   这是最直接的评定方法,由工作人员借助显微镜,调节照明亮度和放大倍数,对零件的外表面或内腔表面进行观察,判断污染物是金属、非金属还是纤维,以及其尺寸大小。该方法能快速发现表面较大且明显的颗粒、斑点、锈斑等污染,但局限性也十分突出—— 结果受人为因素影响极大,不同观察者的判断标准可能存在差异,且难以检测到微小或隐蔽的污染物。

(二)液滴检验法

  该方法通过将水或乙醇等液体滴在清洗表面,观察液体的扩散程度、浸润性,并测量接触角大小来判断清洁度。接触角的测量可采用光反射法、扩散映像法等,能实现定量检测。通常情况下,接触角大说明表面被油、脂等憎水性污物污染;接触角小,液滴破裂或摊薄,则表明表面较为清洁。不过,这种方法同样受人为操作影响,且对轻小、分散的污物识别能力较弱,更关键的是,部分特殊材料(如 PTFE 塑料)即便表面洁净,对大多数液体的接触角也较大,因此不适用于关键重要表面的清洁度测试。

(三)呼吸成像检验法

也叫蒸汽检验法,操作方式是将试样罩在清洁热蒸汽上,观测表面水的附着状态和蒸发情况。以玻璃板为例,经火焰清洁的洁净试样,呼气时表面会形成均匀水膜,呈现不产生光漫反射的黑色呼气像;而未清洗的试样,表面不被水润湿,会形成灰色呼气像。这种方法对石英板表面的微量污染可实现半定量检验,操作简便、直观,但适用范围相对较窄,主要适用于玻璃、石英等特定材质的表面检测。

(四)颗粒尺寸数量法

该方法利用被检测表面与污染物颗粒光吸收率、散射率的差异来实现定量检测。具体流程为:在特定条件下清洗一定数量的零件,将清洗液通过滤膜充分过滤,使污物收集在滤膜表面;待滤膜干燥后,在显微镜光照射下检测,按颗粒尺寸和数量统计污物颗粒,从而得到固体颗粒污染物的具体情况。其优势在于适合精密清洗的定量化检测,尤其对微小颗粒和带色杂质颗粒的检测效果突出,能为高精度要求的行业提供准确数据支持。

(五)失重法(质量法)

作为工业生产和实验中最常用的评定方法,失重法的原理简单且实用。先将一定数量的试样在特定条件下清洗,再将清洗液通过预先干燥的滤膜过滤,污物会被收集在滤膜上;之后将滤膜再次充分干燥,用分析天平称量过滤前后滤膜的质量,两次质量的增加值即为试样表面固体颗粒污染物的质量。该方法有明确的典型限值,通常以 mg 或 μg 为单位,规定特定规格零件在一定样品数量、检查频率、清洗介质及方法下的最大残留污物质量,实用性和可操作性极强。

(六)荧光发光法

利用紫外线照射零件表面,污染物颗粒吸收紫外线能量后,电子被激化并跃迁至高能级,随后返回低能级时会以荧光形式释放能量。这种荧光持续稳定,工作人员可通过目测观察污物位置,也能借助信号检测仪器测定荧光强度,判断污染程度。不过,该方法无法直接识别污染物成分,若需了解成分特性,需结合便携式 X 射线荧光仪等其他分析工具,借助 X 射线荧光光谱分析(XRF)技术确定样品化学组成,该技术在行业内已应用数十年,成熟度较高。

(七)放射性同位素检测法

基于放射性同位素示踪原理计数检验污染物,最大优势是不受基片表面粗糙度影响,可进行大面积检查。例如,用¹⁴C 示踪硬脂酸残余污染物时,发现普通有机溶剂清洗和超声波清洗无法完全去除这类污染物,体现了该方法在检测隐蔽残留污染物方面的独特价值,但因涉及放射性物质,使用时需严格遵守安全规范,应用场景相对受限。

(八)拉曼光谱仪检测法

主要用于分析清洗表面残余物的分子结构。拉曼光谱仪通过分析极少数波长变化的散射光谱,具备高灵敏度、高精度和高重复性的特点,其性能比同类型光谱仪高出一个数量级。该仪器可一次性连续扫描大范围,无需接谱和低分辨率光栅,光通量和稳定性出色,还配备先进反馈控制系统,能控制超高精度衍射光栅转台,确保光谱准确性和重复性,适合对残余物成分进行精准分析。

三、行业现状与发展方向

当前,激光除锈表面清洁度评定仍缺乏统一标准,各行业多根据自身需求选择合适的评定方法。随着激光技术向敏捷制造(AM)方向深度融合,制定适配各行业特点的统一评定标准和方法,已成为紧迫且艰巨的任务。未来,行业需在现有方法的基础上,结合激光除锈的技术特性,研发更高效、精准、通用的评定技术,推动激光除锈行业向标准化、规范化方向发展,为各类应用场景提供更可靠的质量保障。


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