石質材料常見的清洗方法有機械清洗法、化學清洗法等等。隨著高檔石材對清洗的精確度的要求越來越高,以及人類環境保護意識的提高,激光清洗技術作為(wei) 一種新的清洗方法正被人們(men) 認識和發展。激光清洗技術主要利用激光束來高速有效地清除待清洗對象表麵的附著物,它省時、省力、節水,而且安安全可靠、適用麵廣、易於(yu) 自動控製。特別對於(yu) 石雕、石刻,各種邊角等石麵精細結構,以及年代久遠的石質文物等高檔石材的清洗,激光清洗技術的優(you) 勢是許多傳(chuan) 統清洗工藝所無法比擬的。因此,可以說激光清洗是清洗技術的一大進步,推廣應用激光清洗技術必將使石材清洗業(ye) 如虎添翼。
激光清洗的分類
根據被清洗基體(ti) 物質與(yu) 汙物的光學特性分析,又可將激光清洗機理分為(wei) 兩(liang) 大類:
一類是利用基體(ti) 物質與(yu) 表麵附著的汙垢對某一波長激光能量的吸收係數的差別,使激光能量充分被附著的汙物所吸收,從(cong) 而受熱膨脹或汽化揮發,並被汽化形成的蒸氣流帶動脫離基體(ti) 物質而達到清洗的目的。其要求是基體(ti) 物質對激光能量的吸收係數要小,這樣基體(ti) 物質汙物和石材表麵之問的結合力主要為(wei) 物理作用力和弱化學作用力。弱化學作用力包括氫鍵和電荷轉移形成的鍵能等,物理作用力包括範德華力(包括靜電、誘導和色散作用)以及毛細作用力等。石材比其他表麵材料更難清洗的原因是由於(yu) 天然石材存在的大量微孔隙,微孔隙的毛細作用力不僅(jin) 使汙物與(yu) 石材之間的各種結合力得到了增強,同時其包裹作用也使各種清洗的外力難以發揮作用。
激光是一種單色性和方向性都很好的光輻射。通過鏡組合可以聚焦光束,把光束集中到一個(ge) 很小的範圍或區域中。激光光束至少可以產(chan) 生三個(ge) 方麵的作用:一是會(hui) 在固體(ti) 表麵產(chan) 生力學共振現象使表層或凝結物碎裂脫落;二是會(hui) 使表麵柯垢層受膨脹而克服基體(ti) 物質對汙垢粒子的吸附力而才不至於(yu) 被損傷(shang) ,因此實現安全高效清洗的關(guan) 鍵是選擇合適的激光波長並控製適度的能量密度。
另一類是對於(yu) 基體(ti) 物質與(yu) 表麵附著物對激光束的吸收係數差別不大,或者表麵附著物受熱後會(hui) 產(chan) 生有毒物質等情況的清洗通常是利用較高頻率和功率的脈衝(chong) 激光衝(chong) 擊被清洗的表麵,使部分光束轉換成聲波,聲波在衝(chong) 擊中下層硬表麵以後返回,其返回的部分與(yu) 激光產(chan) 生的人射聲波發生幹涉,從(cong) 而產(chan) 生高能共振波,使垢層發生微小爆裂,造成粉碎,易於(yu) 脫離基體(ti) 物質表麵。
激光清洗的方法
常見的激光清洗方法有4種
方法一:激光幹洗法,即采用脈衝(chong) 激光直接輻射去汙;
方法二:激光+液膜方法,即首先沉積一層液膜於(yu) 基體(ti) 表麵,然後用激光輻射去汙;
方法三:激光+惰性氣體(ti) 的方法,即在激光輻射的同時,用惰性氣體(ti) 吹向基體(ti) 表麵,當汙物從(cong) 表麵剝離後會(hui) 立即被氣體(ti) 吹離表麵,以避免表麵再次汙染和氧化;
方法四:運用激光使汙垢鬆散後,再用非腐蝕性化學方法清洗。
目前,常用的是前3種方法。第4種方法僅(jin) 見於(yu) 石質文物的清洗中。
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