在工業粉末涂料的固化過程中，“干等著油漆晾干”的情況已經不復存在，因為人們可以采用一種高速固化的替代方法——激光。

長期以來，激光被用作精密金屬切割和焊接的首選工業工具。在粉末噴涂作業中，激光展現了相似的效率提升優勢，即激光固化速度快、控制精確，固化效率非凡，從而降低能耗。大約970 nm的紅外激光器是完成粉末涂層固化的理想選擇，同時它也是半導體激光器，因為它們的單位功率成本最低，同時電能轉換效率最高。其紅外輻射能穿透涂層表面以下數微米，在很多方面優于對流爐。

首先，體積加熱將能量迅速傳遞到粉末涂層中，原理等同于微波爐由內向外烹飪以加速食物制備。其次，加熱底層基材時，能量浪費極少。若是將涂料噴涂到聚合物或木材等對溫度敏感材料上，這一點至關重要。第三，激光方向高度可控，可以保證只照射噴涂區域。最后，由于大部分輸入熱量仍留在涂層中，部件通常只需幾秒鐘而不是幾分鐘即可冷卻。通過紅外攝像機觀察到，涂層在激光器開啟后不到10 s就發生膠凝，45 s后完全固化，如圖1所示。

圖1 紅外攝像機觀察到的激光固化涂層

按需加熱

激光固化能降低運營成本，減少對環境的影響。激光加熱器僅在加工零件時消耗能量；批次之間沒有空轉，因為激光器能夠在毫秒內以全強度開啟，同時又能像燈開關一樣立即關閉。不存在因加熱烘箱壁、外殼內空氣或者工廠地板而浪費能量的情況。激光束向外擴展而非聚焦，因此對眼睛的安全要求沒有激光切割和焊接那么嚴格。

通常，高速激光固化工藝所需的工廠占地面積更小，體現在烘箱長度更短，或者脫機固化和冷卻區域減少或取消。 通過激光固化的粉末涂層部件通過了交叉影線、耐溶劑和耐沖擊等ASTM標準試驗，試驗結果優異。從業人員發現，激光固化粉末涂層與經常規對流烘箱或紅外燈工藝固化的粉末涂層沒有區別。這并不奇怪，因為激光加熱器產生相當的波長，所以固化機制與紅外輻射燈工藝類似。 

雖然紅外輻射燈和激光器具有相同的積極屬性，如高速紅外光固化和快速開啟，但是激光器還具備操作成本優勢。激光輻射方向高度可控，確保90％的光能夠助力粉末涂層固化。此外，紅外燈一經啟用就開始退化，在全天候利用率下，1~2年后即需更換，而半導體激光器的使用壽命非常長。

注重過程控制

激光固化的優點還包括優越的過程控制和終點檢測。室溫激光器外殼支持計量功能，有助于精確控制固化溫度和周期時間。常規烘箱中或紅外燈發射期間并非不能啟用紅外溫度傳感器，但難度極大。

激光通過控制回路，在幾秒鐘內使粉末涂層膠凝，且激光不會照射超過標記的部位。過程數據可存檔，用于質量控制。可以根據需要存儲和修改作業文件。操作員可通過可見光攝像機觀察完全固化部件的光潔度。無需像傳統固化方法那樣為了良好的測量結果，還要進行額外的加熱和處理。

對于表面平坦的部件，激光是其高產量加工的理想選擇。輕型投影頭可以安裝在機械臂上，也可以安在龍門架上，可擺動。通常涂覆的部件在固定激光頭下方通過。激光高速固化可消除固化瓶頸，實現連續流動部件生產。激光向外投射，而非聚焦，因此固化質量不受部件拓撲結構的影響。

激光固化也可以在無法直接目視目標的情況下進行。實驗室里用于粉末涂層固化工藝的激光加熱器（來自IPG）見圖2，其頂部激光照射首先加熱上表面，通過光亮飾面可以明顯發現這一點。最終，整個部件達到固化溫度，使無法目視的區域完全固化。背面區域的固化通過純加熱進行，類似于對流烘箱工藝，但由于激光的直接加熱性質，所需的時間更短。

圖2 IPG實驗室用于粉末涂層固化工藝的激光加熱器

激光頭位于外殼中，因為沒有熱量需要控制，外殼一般敞開。投影頭的特寫鏡頭展示了正后方的紅外測量攝影機（見圖2中小圖）。樣品放置在不銹鋼底板上，其中水冷鋼底板上130 cm×30 cm的表面受到均勻照射，見圖3。

圖3 激光固化樣品放置示意

激光固化與傳統固化的比較

固化中的管道配件如圖4所示。

圖4 固化中的管道配件

激光固化與傳統固化的比較見表1所列。

表1  激光固化與傳統固化的比較

激光固化所需的前期資本投資并非適用于所有粉末噴涂廠家。在以前，激光加熱器的投資可能比類似的燃氣箱式烘箱高4倍，或者說是安裝紅外燈的2倍。以產量為重的廠家采用激光固化，因產能提升、運營費用降低和工廠占地面積減少而獲益，因此能夠快速收回成本。上面總結了激光器、紅外燈和燃氣對流烘箱固化之間的比較。

對產量要求低一些的粉末噴涂廠家可能會放棄嘗試激光，就像較小的車間傾向于慢慢采用現在無處不在的激光切割和激光焊接工藝。激光已經從詹姆斯·邦德的電影走出，慢慢走進車間，用于切割、焊接和清潔，現在還用作一種令人嘆服的固化工藝。采用激光固化的大型粉末涂覆廠家可以期望更高的生產效率和產量，受益于嚴格的過程控制，騰出寶貴的車間空間，同時還降低能耗。