CN105921454A - 一种高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法。该方法首先采用普通清洗方法以去除元件表面的大粒径和大面积污染物，其后经脱水处理，再将元件浸泡于清洗剂溶液中浸润，经脱水处理后再去除表面氧化物；利用清洗剂溶液进行二次浸润，最后对元件进行超声波或高压喷淋精密清洗。本发明的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，适用于高功率激光装置中不同尺寸的不锈钢元件的清洁，污染物去除效果好，不锈钢元件的表面洁净度等级高，具有可靠、经济、高效优点，清洗后不锈钢元件的表面洁净度等级优于BJD 100级‑A/10A。

Description

一种高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法
技术领域
本发明属于激光工程领域，具体涉及一种高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法。
背景技术
高功率激光在许多高新技术领域中得到广泛应用，但是随着高功率激光技术的不断发展，光学系统各个单元器件所要求承受的功率密度越来越高。光学元件表面的污染物在高功率激光束的辐照下，会严重地降低光学元件的抗损伤能力。高功率激光装置中的光学元件都安装在机械元件之上，机械元件的洁净度直接关系到光学元件的表面洁净度，因此，保障机械元件的洁净度十分必要。而目前尚无成熟的、系统的超高洁净机械元件表面处理方法。高功率激光装置的机械元件中，不锈钢元件占有很大的比例。在微电子、航空航天等领域有一些处理方法，但所涉及机械元件的规模、材质和用途均与高功率激光领域有较大区别，因而不能直接引用。同时，由于高功率激光装置不同机械元件的表面洁净度等级要求不尽相同，因此一般的处理方式很难可靠、高效和经济地达到处理要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法。
本发明的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特点是，包括以下步骤：
a1.用清水冲洗不锈钢元件表面；
a2.使用高压氮气吹扫不锈钢元件，再使用长纤维毛巾擦拭不锈钢元件表面水渍；
a3.将不锈钢元件浸泡于清洁剂溶液中，使不锈钢元件充分浸润；
a4.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件；
a5.将不锈钢元件浸泡于酸性溶液中，去除不锈钢元件表面的氧化物；
a6.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件；
a7.将不锈钢元件整体没入清洗剂溶液中，并进行超声波清洗；
a8.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件；
a9.使用高压氮气吹扫不锈钢元件，再利用长纤维毛巾擦拭掉不锈钢元件表面水渍；
a10.将不锈钢元件整体没入清洗剂溶液中，进行超声波清洗；
a11.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件，并进行超声波清洗；
a12.使用高压氮气吹扫不锈钢元件，再利用长纤维毛巾擦拭掉不锈钢元件表面水渍。
所述的步骤a1、a4、a6、a8和a11的清水的电阻率大于等于15MΩ·cm。
所述的步骤a3、a7和a10的清洗剂溶液为布鲁林GD-815溶液，浓度为65g/L，温度为75℃。
所述的步骤a5的酸性溶液为50%的硝酸和3%的氢氟酸混合溶液，二者的体积比1:1，温度为25℃。
所述的步骤a4、a6、a8和a11在高压喷淋清洗过程中，出水压力范围为7MPa~15Mpa。
所述的步骤a4、a6、a8和a11在高压喷淋清洗过程中，出水口与不锈钢元件表面距离为50mm~100mm。
所述的步骤a7、a10和a11的超声波清洗时清洗剂溶液温度范围为50℃~60℃。
所述的步骤a7、a10和a11的超声波清洗的超声频率范围为28kHz~108kHz。
所述的步骤a7、a10和a11的超声波清洗的超声功率大于等于10W/L。
本发明的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，适用于不同尺寸的高功率激光装置中不锈钢元件的清洁，污染物去除效果好，不锈钢元件的表面洁净度等级高，具有可靠、经济、高效优点，清洗后不锈钢元件的表面洁净度等级优于BJD 100级-A/10A。
具体实施方式
下面结合实施例具体说明本发明方法。
以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。
实施例1
取高功率激光装置放大器系统的中灯箱模块，中灯箱模块在普通大气环境下无保护放置超过72h。中灯箱模块尺寸为729mm×126mm×2405mm，通体为304不锈钢材质，使用时要求表面洁净度达到BJD 100级-A/10。
清洗步骤如下：
1.使用清水通体冲洗中灯箱模块；
2.使用高压氮气吹扫中灯箱模块，着重吹扫孔、洞等易聚集液体的部位，再使用干净的长纤维毛巾擦拭掉中灯箱模块表面水渍；配置浓度为65g/L的布鲁林GD-815清洗剂溶液并加热至75℃，将中灯箱模块完全没入其中15min；使用出口压力为15MPa、流量为15L/min、温度为60℃、电阻率为15MΩ·cm的高压水射流，在距中灯箱模块50mm~100 mm处以0.25m2/min的速度对其进行高压喷淋漂洗，直至模块表面无清洗剂溶液残留；将50%的硝酸与3%的氢氟酸按照体积比1:1混合并加热至25℃，将中灯箱模块完全没入配置好的酸溶液中，直至中灯箱模块的表面无氧化物残留；使用出口压力为15MPa、流量为15L/min、温度为60℃、电阻率为15MΩ·cm的高压水射流，在距中灯箱模块50mm~100 mm处以0.25m2/min的速度对其进行高压喷淋漂洗，直至中灯箱模块表面无酸性溶液残留；布鲁林GD-815清洗剂溶液加热至60℃后，将中灯箱模块没入其中并进行超声波清洗15min，超声频率为28kHz，超声功率为10W/L；使用出口压力为15MPa、流量为15L/min、温度为60℃、电阻率为15MΩ·cm的高压水射流，在距中灯箱模块50mm~100 mm处以0.25m2/min的速度对其进行高压喷淋漂洗，直至模块表面无布鲁林GD-815清洗剂溶液残留；使用高纯氮气通体吹扫中灯箱表面，使用长纤维毛巾擦拭中灯箱模块表面。布鲁林GD-815清洗剂溶液加热至60℃后，将中灯箱模块没入其中并进行超声波清洗15min，超声频率为40kHz，超声功率为10W/L；使用15MΩ·cm、60℃清水喷淋清洗中灯箱模块5min；将中灯箱模块没入15MΩ·cm、50℃清水中进行超声波清洗15min，超声频率为40kHz，超声功率为10W/L；使用15MΩ·cm、60℃清水喷淋清洗中灯箱模块5min；使用高纯氮气通体吹扫中灯箱模块表面，使用长纤维毛巾擦拭中灯箱模块表面。
利用显微成像法和化学取样称量法对处理前后的中灯箱模块进行表面污染物含量分析。处理前，中灯箱模块表面每0.1m2范围内粒径大于500µm的颗粒有4个、粒径大于100µm的颗粒有1893个、粒径大于50µm的颗粒有16845个、表面非挥发残留物含有112.35mg。即清洗前表面洁净度等级劣于BJD 500级-A。清洗后中灯箱模块表面没有粒径大于500µm和100µm的颗粒，每0.1m2范围内粒径大于50µm的颗粒有7个、粒径大于15µm的颗粒有134个、非挥发残留物含有0.09mg，即清洗后中灯箱模块表面洁净度等级优于BJD 100级-A/10A。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，差别在于高压喷淋过程中出水口压力为7MPa，超声清洗过程中超声波频率为68kHz，功率为12W/L，清洗结果符合要求。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，差别在于高压喷淋过程中出水口压力为10MPa，超声清洗过程中超声波频率为108kHz，功率为12W/L，清洗结果符合要求。

Claims (9)

1.一种高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1.用清水冲洗不锈钢元件表面；
a2.使用高压氮气吹扫不锈钢元件，再使用长纤维毛巾擦拭不锈钢元件表面水渍；
a3.将不锈钢元件浸泡于清洁剂溶液中，使不锈钢元件充分浸润；
a4.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件；
a5.将不锈钢元件浸泡于酸性溶液中，去除不锈钢元件表面的氧化物；
a6.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件；
a7.将不锈钢元件整体没入清洗剂溶液中，并进行超声波清洗；
a8.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件；
a9.使用高压氮气吹扫不锈钢元件，再利用长纤维毛巾擦拭掉不锈钢元件表面水渍；
a10.将不锈钢元件整体没入清洗剂溶液中，进行超声波清洗；
a11.使用高压清水喷淋漂洗不锈钢元件，并进行超声波清洗；
a12.使用高压氮气吹扫不锈钢元件，再利用长纤维毛巾擦拭掉不锈钢元件表面水渍。
2.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a1、a4、a6、a8和a11的清水的电阻率大于等于15MΩ·cm。
3.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a3、a7和a10的清洗剂溶液为布鲁林GD-815溶液，浓度为65g/L，温度为75℃。
4.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a5的酸性溶液为50%的硝酸和3%的氢氟酸混合溶液，二者的体积比1:1，温度为25℃。
5.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a4、a6、a8和a11在高压喷淋清洗过程中，出水压力范围为7MPa~15Mpa。
6.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a4、a6、a8和a11在高压喷淋清洗过程中，出水口与不锈钢元件表面距离为50mm~100mm。
7.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a7、a10和a11的超声波清洗时清洗剂溶液温度范围为50℃~60℃。
8.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a7、a10和a11的超声波清洗的超声频率范围为28kHz~108kHz。
9.根据权利要求1所述的高功率激光装置的不锈钢元件表面的洁净处理方法，其特征在于，所述的步骤a7、a10和a11的超声波清洗的超声功率大于等于10W/L。
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