美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们已经应用了一种激光干涉结构，或 LIS，他们说这在消除对这些用于军用车辆和飞机系统腐蚀保护的危险化学品的需求方面“取得了重大进展”。
铬酸盐转化涂层或 CCC 使用六价铬(一种已知的致癌物质)来抑制腐蚀。硫酸阳极氧化 (SAA) 使用硫酸，硫酸会严重刺激皮肤和眼睛，吸入后会导致永久性肺损伤。
美国国防部 (DoD) 运营着数百个制造和维修车辆和设备的工业设施，每年在腐蚀防护方面的支出超过 200 亿美元。
该机构的战略环境研究与开发计划 (SERDP) 与能源部和环境保护局一起计划和执行，“专注于开发替代技术，以消除环境问题的材料和工艺，”该计划的 Robin Nissan 说SERDP 及其姊妹项目环境安全技术认证项目的经理。
“我们的防御系统需要维修和翻新，”他说。“我们的计划正在投资于替代流程的开发，以确保稳健的性能、可持续的实践并消除环境风险。”
在连续的三篇出版物中，ORNL 材料科学家 Adrian Sabau 和一个化学家和制造科学家团队描述、展示和分析了 LIS 技术，并将其性能与传统的溶剂密集型方法进行了比较。
Sabau 专门从事金属铸造和凝固等材料加工，他的团队最近完成了一个使用LIS 进行汽车应用粘合的项目。当他读到国防部关于非溶剂表面制备研究的呼吁时，Sabau 意识到类似的技术也可以有效地提高涂层附着力。
他们通过将脉冲纳秒激光的主光束分成两束并将它们聚焦在试样表面的同一点上来处理铝合金板。该过程使具有周期性结构的表面变得粗糙，改变了表面化学和亚表面微观结构。
物理化学家迈耶和显微镜学家伦纳德为光学和激光技术中概述的表征工作做出了贡献。他使用 X 射线光电子能谱或 XPS 进行表面化学分析。“XPS 是一种材料表征技术，可以确定固体材料表面(顶部 5 到 8 纳米)的元素，”迈耶说。
“在激光加工之前，XPS 被用来确定铝合金板的化学成分，它显示出大量的碳。再次使用 XPS 来确定激光加工是否清洁了表面。结果显示碳显着减少，这是我们的主要发现之一，”他补充道
Sabau 补充说：“在研究地下特征时，我们发现了一个偶然遇到的有益方面。在顶层，我们看到了富铜沉淀物的溶解，腐蚀会在那里开始。”
清洁铝合金板后，表面能通常会阻止涂层正确粘附，这是工业表面涂层中的一个已知问题。该团队在International Journal of Adhesion and Adhesives 上的下一份出版物考虑了涂层附着力，并发现 LIS 方法提供了附着力以及行业标准和溶剂密集型 CCC 和 SAA 技术。基于此 LIS 技术，涂层附着力专利于 2021 年获得。
第三篇论文发表在《腐蚀：科学与工程杂志》上，概述了 Sabau 的团队使用美国军方用于飞机机翼和机身的环氧底漆进行的最终测试。
样品测试
“经过激光干涉处理的基材表现出更高的耐腐蚀性，”Jun 说，他将这一结果归因于富铜沉淀物的溶解。然而，在涂有底漆或底漆和面漆的样品上，LIS 的性能不如化学溶剂技术。
该团队测试了第二组样品，在涂底漆之前简单地用丙酮擦拭，导致腐蚀很小，并且气泡的形成延迟了数百小时。
君说，进一步调查优化 LIS 是值得的。“我们的研究方法，结合实验室规模的电化学测量和工业采用的 ASTM [美国材料测试协会]盐雾测试，非常成功，有助于深入了解激光干涉处理的影响，”他说。
