“橡树岭国家实验室研发新技术LIS 减少车辆工业化学解决有害化合物”

世界汽车新闻在极端的操作条件下，对车辆和飞机的材料进行持续的防腐保护以完善结构是很重要的。 为了准备涂层的附着力，保护铝合金表面免受腐蚀，工业环境中常用两种化学预处理工艺。 虽然受到严格的监管，但这两个过程都大量采用了影响环境和健康的有害化合物。

据外国媒体报道，能源部橡树岭国家实验室( oak ridge national laboratory，ornl ) )的多学科科学家团队为激光干涉结构) laser-interference structuring，lis

(图像来源: ornl )

铬酸盐转化涂层( ccc )使用六价铬抑制腐蚀，六价铬是一种已知的致癌物质。 硫酸阳极氧化( saa )采用硫酸，但硫酸会严重刺激皮肤和眼睛，吸入后也会引起永久性的肺损伤。 每年解决的危险废弃物中，有数百万加仑的用过的化学溶液。

由ornl材料科学家adrian sabau、化学家和制造科学家组成的团队共同说明、展示和分解了lis技术，并将其性能与以前流传的溶剂密集型方法下的性能进行了比较。 这项研究的结合者包括ornl的jiheon jun、mike stephens、dana mcclurg、harry meyer iii、donovan leonard和jan chen。

sabau专门从事金属铸造和凝固等材料加工，其团队最近完成了使用lis护具的汽车应用粘接项目。 他在看到国防部关于制造非溶剂表面的研究呼吁时，sabau认识到类似的技术可以比较有效地提高涂层附着力。

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在实验中，科学家将脉冲纳秒激光的主光束分成两部分，将它们聚焦在试样表面的同一部分，从而解决了铝合金板。 这个过程粗糙了具有周期结构的表面，改变了表面化学和亚表面微观结构。

sabau表示:“激光加工会在顶部表面产生大量的能量。 我需要知道基材上发生了什么。 有没有破损？ 没有破裂吗？ 有没有无益于腐蚀保护的微观结构的影响？ ”物理化学家meyer和显微镜学家leonard对光学和激光技术概述的特征性工作做出了贡献。 meyer使用x射线光电子分光法( xps )进行了表面化学分解。

meyer先生说:“xps是明确固体材料表面(上部5 (至8nm )的元素的材料表现技术。 激光加工之前，使用xps明确了接收到的铝合金板的化学成分，显示了大量的碳。 之后，再次使用xps明确了是否通过激光加工进行了表面清扫。 xps和电镜的结果有助于了解原始氧化物是如何通过激光加工发生变化的。 ”sabau补充说:“调查地下特征后，偶然发现富含铜的沉淀物在顶层溶解，这也是腐蚀的开始。”

铝合金板清洗后，该表面能一般阻止涂层正确附着，这是工业表面涂层中常见的问题。 研究小组对涂层附着力进行了研究，发现lis的做法与领域标准和溶剂密集型的ccc和saa技术提供的附着力相同。

在密切研究中，mcclurg进行了材料的轮廓测量。 这是一种描绘表面轮廓，提供粗糙度测量的技术。 另外，工程师mike stephens采用美军用于飞机机翼和机体的环氧底漆进行了最终测试，顺利完成。 由于这个任务非常精细，时间要求很高，为了符合国防部严格的规格，需要在经过不同解决的合金板上涂装底漆和面漆。 随后，stephens将样品暴露在盐雾中2，000小时，检查了不平整地面的耐腐蚀性。 jun以腐蚀试验为指导，将lis制造的表面与以前传入制造的合金基材进行了比较。 两种涂层都没有底漆和面漆。

jun先生说:“通过激光干涉解决的基材显示出了更高的耐腐蚀性。” jun认为这是富铜沉淀物溶解的结果。 但是，在底漆或底漆和面漆的样品中，lis技术的性能不如化学溶剂技术，在一点的样品中，在盐雾暴露后96小时内出现了气泡。 但是，这些气泡很小，在数百小时的暴露中很稳定。 小组还测试了第二个样品，即在涂底漆前用丙酮简单擦拭，腐蚀少，夜视气泡形成延迟数百小时。

jun说:“我们的研究方法通过将实验室规模的电化学测量和工业上使用的ASTM (美国材料试验协会) )盐雾试验进行了非常成功的研究。 这种做法将有助于深入理解激光干扰解决的影响。 ”

sabau先生说:“关于在无溶剂的环境温度下进行工艺，很多样品都发挥了非常好的功能。 lis技术是朝着非化学密集涂层表面制备正确方向迈出的一大步。 ”