采用期望的色彩对金属表面激光标记的方法技术

一种采用期望的色彩对金属表面(5)进行激光标记的方法，所述方法包括使用具有第一脉冲能量密度(43)的第一激光束(42)在金属表面(5)上形成至少一个第一图案(41)，使用具有第二脉冲能量密度(53)的第二激光束(52)在金属表面上形成至少一个第二图案(51)，其特征在于使得第二图案(51)覆盖第一图案(41)，将第一脉冲能量密度(43)设为第二脉冲能量密度(53)的至少五倍，通过第一脉冲能量密度(43)、第二脉冲能量密度(53)和第一和第二图案(41，51)中的点间距(48)形成色彩，以及选择第一和第二脉冲能量密度(43，53)和点间距(48)以形成所期望的色彩。

【技术实现步骤摘要】
采用期望的色彩对金属表面激光标记的方法
本专利技术涉及一种采用期望的色彩对金属表面激光标记的方法。本专利技术特别适用于未经阳极化处理过的金属表面的色彩标记，而不需要使用染料、油墨或其他化学物质。
技术介绍
在使用染料、油墨及其他化学物质对商业、消费业和工业用品进行色彩标记时，非常依赖供应链、物流以及环境等因素。因此能够不再使用染料、油墨和其他化学物质地进行色彩标记的工艺将带来显著优势。激光色彩标记已经应用于包括金属在内的很多材料上，一旦找到可完美匹配的特定材料，激光标记工艺通常是可靠的、可重复的、经得起检验进而保证高输出量高产率的生产。一个例子是阳极化铝的色彩标记，阳极化铝是一种由于重量轻、强度高、易于成型、以及具有耐用的表面光洁度而被广泛应用的材料。阳极化的表面大体上染有彩色的染料。然而也可以不使用染料、油墨和其他化学物质地对阳极化铝进行激光标记。无论是在阳极化区域中，还是在形成阳极化区域的氧化层与铝层之间的分界区域中，激光能直接地使用从而形成各种各样的色彩。类似的标记方法也可以用在其他如钛、锌、镁、铌和钽经过极化处理后的金属表面。金属铜不方便做阳极化处理。依赖氧化层的激光标记因此在铜以及诸如黄铜和青铜的合金中难以或者无法进行。激光标记已经通过对铜及其合金进行激光烧蚀实现进而形成诸如白色、黑色、棕色及黄色的色彩，然而除了通过染料、油墨或化学物质与激光标记的结合，还无法生产出诸如粉色、蓝色、橘黄色、紫色、浅棕色、灰色和橙色等色彩。因此需要一种采用期望的色彩对金属表面激光标记的方法，所述方法避免了上述存在的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的非限制性实施例，本专利技术提供一种采用期望的色彩对金属表面激光标记的方法，所述方法包括：使用具有第一脉冲能量密度的第一激光束在金属表面上形成至少一个第一图案；并且然后使用具有第二脉冲能量密度的第二激光束在金属表面上形成至少一个第二图案；其特征在于：使第二图案完全地定位在第一图案以内；第一脉冲能量密度设为第二脉冲能量密度的至少五倍；通过第一、第二脉冲能量密度以及第一图案和第二图案中的点间距形成色彩；并通过选择第一、第二脉冲能量密度和点间距以形成所期望的色彩。本方法所具有的特别吸引力在于，能够在金属表面上产生之前通过激光标记无法产生的色彩。优选地，新的色彩是粉色、蓝色、橘黄色、紫色、浅棕色、灰色和橙色。如果需要，本专利技术所述的方法也可以用于产生诸如白色、黄色、棕色或黑色的色彩以及通过已知的用于标记金属表面的激光标记方法所实现的色彩。第一脉冲能量密度可选择成使得第一激光束熔化金属表面。所述金属表面可以是合金的表面。所述合金可以包含铜。所述合金可以选自锡青铜合金、磷青铜合金、铝青铜合金、黄铜合金、炮铜合金、含铅炮铜合金、镍炮铜合金、铜-镍合金、镍银合金和铍铜合金中的任一项。所述金属表面可以被阳极化处理过或未被阳极化处理过。第一激光束通过脉辐为特征。所述脉辐可以小于10微秒。所述脉辐可以大于100皮秒。大于100皮秒的脉辐有助于保证第一激光束熔化金属表面，而不仅仅是烧蚀其表面。所述第一激光束可具有大于1kw的峰值功率。所述第二激光束可具有大于100w的峰值功率。所述方法可包括不止一次地形成第一图案和第二图案至少其中之一的步骤。本专利技术的方法可包括形成至少一个第三图案。所述方法可包括使用具有第三脉冲能量密度的第三激光束在金属表面上形成第三图案的步骤。所述第三脉冲能量密度可小于第二脉冲能量密度。第一图案可以第一点间距以及第一线间距为特征，并且第二图案可以第二点间距以及第二线间距为特征。所述第一线间距可比第二线间距大。至少第一、第二图案中的一个可包含阴影线。可替代地或附加地，至少第一、第二图案中的一个包含螺旋线。期望的色彩可为粉色、蓝色、橘黄色、紫色、浅棕色、灰色或橙色。所述第一图案可以第一轴线为特征且所述第二图案可以第二轴线为特征。所述第一轴线可沿着与第二轴线不同的方向。所述第一轴线可从第二轴线旋转15°与75°之间的角度。将这些轴线旋转可以有助于防止在第一图案与第二图案之间形成混淆，且因而可以提供更为连贯一致的标记。本专利技术还提供了一种根据本专利技术的方法标记的成品。所述成品的例子有：房屋、机器或办公用的标牌或铭牌，门牌号，包含手链在内的用于医疗中的饰物，硬币，以及用于船舶、快艇及游船的金属加工。所述成品可由铜或铜类合金制成。附图说明本专利技术的实施例将通过示例并结合附图做逐一介绍，其中：图1示出了根据本专利技术的装置；图2示出了一个脉冲激光波形；图3示出了已聚焦到表面上的激光束；图4示出了经由第一图案标记的金属表面；图5示出了经由覆盖第一图案的第二图案所标记的金属表面；图6示出了经由覆盖第二图案的第三图案所标记的金属表面；图7示出了以第一点间距和第一线间距为特征的第一图案；图8示出了以第二点间距和第二线间距为特征的第二图案；图9示出了以点间距和线间距为特征的螺旋线。具体实施方式图1示出了一个基于激光器的工作站10，其包括至少一个激光器1，扫描装置2以及物镜3。扫描装置2相对于金属表面5移动激光束4。扫描装置2可以是例如图1所示的振镜扫描头的扫描仪。可替代地或附加地，扫描装置2还可以是能移动的二维或三维平移台，或是机器臂。在图1中，激光束4经由光缆6、输入准直器7以及扫描装置2被传输到扫描装置2中。输入准直器7对激光束4进行放大并校准，然后经由入射孔8输送到扫描装置2中。激光束4由此通过物镜3聚焦到金属表面5上形成标记11。激光器1可以是光纤激光器、固态棒状激光器、固态盘状激光器、或是诸如二氧化碳激光器的气体激光器。为了标记应用，激光器1优选脉冲激光器。如图2所示的，所述脉冲激光器发出一系列脉冲21，所述脉冲21以峰值功率22、平均功率23、脉冲波形24、脉冲能量25、脉辐26以及脉冲周期FR27为特征。图3示出了通过将激光束4聚焦在金属表面5上形成的光斑31。光强32是激光束4每单位区域内的能量。光强32沿光斑31的直径方向由峰值光强39变化至1/e2处的光强33并且变化到0。光斑31的直径通常采用1/e2直径34，即光强32在峰值光强39的两侧下降至1/e2光强33时所包含的直径。光斑31的区域35通常是采用在1/e2处的直径34内的光斑31的横截面区域。图3示出了光强32以高斯曲线或钟形曲线变化。光强32还可具有其他的曲线轮廓，包括在激光波束直径内大体上均匀的顶帽形曲线轮廓。这种曲线轮廓将更高效地产生色彩标记。脉冲能量密度36定义为脉冲21每单位区域内的能量。脉冲能量密度通常以J/cm2测量，对激光标记而言脉冲能量密度是一个很重要的参数，因为通常情况下只有当脉冲能量密度36超过材料的激光破坏阈值时才会形成标记。采用期望的色彩对金属表面5进行激光标记的方法结合图4示出。所述方法包含使用具有第一脉冲能量密度43的第一激光束42在金属表面5上形成至少一个第一图案41，然后如图5所示使用具有第二脉冲能量密度53的第二激光束52在金属表面5上形成至少一个第二图案51。第二图案51覆盖第一图案41。第一脉冲能量密度43设为第二脉冲能量密度53的至少五倍。标记56的颜色由第一脉冲能量密度43与第二脉冲能量密度53、以及第一图案41和第二图案51中的点间距48决定。所述方法包括通过选择第一脉冲能量密度43和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用期望的色彩对金属表面激光标记的方法，所述方法包括：使用具有第一脉冲能量密度的第一激光束在金属表面上形成至少一个第一图案；使用具有第二脉冲能量密度的第二激光束在金属表面上形成至少一个第二图案；其特征在于：使得第二图案覆盖第一图案；将第一脉冲能量密度设为第二脉冲能量密度的至少五倍；通过第一和第二脉冲能量密度以及第一图案和第二图案中的点间距形成色彩；以及通过选择第一和第二脉冲能量密度和点间距以形成所期望的色彩。

【技术特征摘要】
2012.11.24 GB 1221184.3;2012.12.04 GB 1221848.31.一种采用期望的色彩对金属表面激光标记的方法，所述方法包括：使用具有第一脉冲能量密度的第一激光束在金属表面上形成至少一个第一图案；并且然后使用具有第二脉冲能量密度的第二激光束在金属表面上形成至少一个第二图案；其特征在于：使得第二图案完全地定位在第一图案以内；将第一脉冲能量密度设为第二脉冲能量密度的至少五倍；通过第一和第二脉冲能量密度以及第一图案和第二图案中的点间距形成色彩；以及通过选择第一和第二脉冲能量密度和点间距以形成所期望的色彩。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一脉冲能量密度选择成使得第一激光束熔化金属表面。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述金属表面是合金表面。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述合金包含铜。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述合金选自锡青铜合金、磷青铜合金、铝青铜合金、黄铜合金、铜-镍合金、镍银合金和铍铜合金中的任一项。6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述金属表面是未经阳极化处理过的金属表面。7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一激光束的脉辐小于10微秒。8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一激光束的脉辐大于100皮秒。9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一激光束具有大于1kw的峰值功率。10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二激光束具有大于100w的峰值功率。11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括不止一次地形成第一图案和第二图案至少其中之一的步骤。12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·哈里森，
申请(专利权)人：SPI激光英国有限公司，
类型：发明
国别省市：