Abtrag dünner Krusten und Korrosionsschichten von mineralischen Werkstoffoberflächen mittels Laserbestrahlung

Wissenschaftlicher Aufsatz , 2004 , 6 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Bauingenieurwesen

Seit etwa einem Jahrzehnt wird neben herkömmlichen mechanischen oder chemischen Abtragsmechanismen zunehmend die Laserstrahlreinigung als berührungsloses Reinigungsverfahren für verschiedene mineralische Werkstoffoberflächen eingesetzt. Beispiele hierfür sind vor allem der Abtrag dünner Schmutzkrusten und Filme von Sandstein-, Marmor- oder Glasoberflächen (auch farblich gefasst) in der Denkmalpflege sowie seit kurzem die Reinigung von verschmutzten keramischen Oberflächen von Druckwalzen. Die eingesetzten gepulsten Nd-YAG Laser arbeiten im infraroten Wellenlängenbe¬reich mit Pulsdauern um 6 Nanosekunden. Die Pulsspitzenleis¬tung ist hoch, so dass die abzutragenden Materialien durch thermische Spannungen abgesprengt bzw. zersetzt oder verdampft werden. Gleichzeitig besteht jedoch die Gefahr, dass bei zu hohen Energiedichten des Lasers der zu reinigende Werkstoff selbst verändert werden kann. Dieser ungewollte Nebeneffekt ist ebenso wie der Abtragsmechanismus selbst in der Regel thermischer Natur und tritt auf, wenn die Modifikationsschwelle (Energiedichte, bei der eine Veränderung erfolgt) des zu reinigenden Materials gering ist. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden Zustände von lasergereinigten Oberflächen dokumentiert und analysiert. Die Dicke der veränderten Materialschichten beträgt einige hundert Nanometer bis 1 Mikrometer. Die Veränderungen der laserbehandelten Oberflächen wurden analytisch mittels ESEM, EDX und XRD erfasst. In diesem Beitrag werden einige wichtige Ergebnisse zu Untersuchungen an Marmoroberflächen sowie verschiedenen Pigmenten, die in Farbfassungen (beispielsweise auf Sandstein) enthalten sind, vorgestellt.

Abstract

Seit etwa einem Jahrzehnt wird neben herkömmlichen mechanischen oder chemischen Abtrags­mechanismen zunehmend die Laserstrahlreinigung als berührungsloses Reinigungsverfahren für verschiedene mineralische Werkstoffoberflächen eingesetzt. Beispiele hierfür sind vor allem der Abtrag dünner Schmutzkrusten und Filme von Sandstein-, Marmor- oder Glasoberflächen (auch farblich gefasst) in der Denkmalpflege sowie seit kurzem die Reinigung von verschmutzten keramischen Oberflächen von Druckwalzen. Die eingesetzten gepulsten Nd-YAGLaser arbeiten im infraroten Wellenlängenbe­reich mit Pulsdauern um 6Nanosekunden. Die Pulsspitzenleis­tung ist hoch, so dass die abzutragenden Materialien durch thermische Spannungen abgesprengt bzw. zersetzt oder verdampft werden. Gleichzeitig besteht jedoch die Gefahr, dass bei zu hohen Energiedichten des Lasers der zu reinigende Werkstoff selbst verändert werden kann. Dieser ungewollte Nebeneffekt ist ebenso wie der Abtragsmechanismus selbst in der Regel thermischer Natur und tritt auf, wenn die Modifikationsschwelle (Energiedichte, bei der eine Veränderung erfolgt) des zu reinigenden Materials gering ist.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden Zustände von lasergereinigten Oberflächen dokumentiert und analysiert. Die Dicke der veränderten Materialschichten beträgt einige hundert Nanometer bis 1 Mikrometer. Die Veränderungen der laserbehandelten Oberflächen wurden analytisch mittels ESEM, EDX und XRD erfasst. In diesem Beitrag werden einige wichtige Ergebnisse zu Untersuchungen an Marmoroberflächen sowie verschiedenen Pigmenten, die in Farbfassungen (beispielsweise auf Sandstein) enthalten sind, vorgestellt.

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• Veranstaltung: Thüringer Werkstofftag 2004
• Autoren: Dipl.-Ing. Alexander Schnell (Autor:in), Goretzki Lothar (Autor:in), Christian Kaps (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2004
• Seiten: 6
• Katalognummer: V93400
• ISBN (eBook): 9783638063128
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Abtrag, Krusten, Korrosionsschichten, Werkstoffoberflächen, Laserbestrahlung, Thüringer, Werkstofftag