激光烧结固化涂层的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用激光烧结固化涂层的方法及相关激光烧结设备，使用激光器作为含氟涂料的固化热源，对涂覆了含氟涂料的产品表面进行加热烧结固化，使得产品工件表面固化抗腐蚀、摩擦系数低的固化含氟涂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用。
技术介绍
激光材料加工是一种非接触、无污染、高能流、低噪声、可实现多种加工目的的绿色加工技术。其实质是激光与材料(包括金属和非金属)相互作用的过程，即通过激光光子与材料的相互作用，引起材料一系列的物理和化学变化，从而实现材料的制备、改性和成型等加工目的。目前，材料加工领域所应用的激光器仍然以C02激光器、灯泵Nd:YAG固体激光器及准分子激光器为主。伴随着半导体激光器的快速发展，二极管泵浦固体激光器(全固化激光器)的应用也获得了较快的推广。通常所指激光材料加工主要包括:1、激光对材料的切割、焊接、熔覆、打孔、打标、弯曲成形和表面处理等加工过程；2，激光微加工；3，激光快速原型制造等。现在激光对材料的切割、焊接、打孔、熔覆、热处理等加工己广泛应用于航空航天、汽车、船舶甚至于家具、钟表等行业，解决了许多常规方法无法加工或很难加工的问题，如高强铝合金的激光加工等，大大提高了生产效率和加工质量。激光加工设备己发展为标准的激光机床，并继续向体积小、性能可靠、加工系统整合性好的方向发展。激光对材料的微区切害I]、焊接、打孔、打标、刻蚀、清洗和毛化等细微加工技术己发展成为其他加工方法所无法替代的独特技术，主要应用于微电子领域的激光划片、激光微调电阻、激光直写、半导体激光清洗和光刻等。激光快速原型制造是自上世纪80年代迅速发展起来的全新零部件制造技术，能够有效克服传统制造技术中存在的重复设计和生产等的缺点，达到更快更好地制造出更复杂零件的目的。近年来，西方发达国家的加工业已逐步进入“光加工”时代，将激光加工称为未来制造系统共同的加工手段。在我国，1963年研制成功激光打孔机，1965 一年正式在拉丝模和手表宝石轴承上采用激光打孔。1976年开始在汽车制造业中使用激光切割，1978年起系统地进行了激光热处理研究和工业应用，并取得了良好的效果。到目前为止，我国在激光切割、焊接、打孔、毛化、打标等方面已有许多成功的应用范例，激光合金化和熔覆、激光快速三维立体成型等都己开始进入实用化阶段。含氟涂料，一般称作“不粘涂层”或“易洁镬物料”；是一种使用了氟取代聚乙烯中氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，含氟涂料具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。含氟涂料通常包括聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯一全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)和氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)。这些涂料的涂覆过程包括将上述含氟涂料的乳液涂覆于工件表面、低温烘干及高温烧结固化。烧结固化的过程是在超过含氟涂料本身的熔点的温度下保持一段时间，使工件表面的涂料颗粒发生熔融，形成一个连续、完整的涂层，并与工件表面紧密结合。含氟涂料的熔点通常高于300°C，因此烧结过程的温度通常在320_400°C，时间在0.25至1小时。这个过程中的高温对于工件的强度会产生损害性的影响，特别是其微观结构，热量的输入可以使应力释放，从而导致不期望的扩散效应或晶粒生长，并且因此使之前的构件结构破坏、硬度降低。此外，在现有技术中，烧结固化通常是在烧结炉中进行。烧结炉是一个内部具有加热元件的密封箱体。由于箱体的容积有限，因此箱体的尺寸决定了所能烧结的涂覆涂料的工件的大小。非常规被涂覆物，如型材、钢材并不容易涂覆、烧结。如上文所述，激光束是一种新型的高能量密度清洁热源，如果将激光技术应用于涂料烧结工作，可望改进上述涂料烧结技术的缺陷，因此，将激光技术应用于涂料烧结领域，具有广泛的发展前景。
技术实现思路
为了解决以上所述的现有的缺陷:1，长时间的高温烧结对于工件硬度、结构的损害；2，使用烧结炉烧结对于工件尺寸、加工地的限制，专利技术人专利技术了使用激光作为加热源对工件表面涂覆的含氟涂料进行烧结的方法。本专利技术首先涉及一种使用激光烧结固化涂料的方法，其特征在于，使用激光作为热源对待烧结产品表面涂覆的涂料进行烧结固化。本专利技术所述的激光的波长范围193nm_351nm、1050nm-1070nm、10640nm、功率20-1000W、 本专利技术所述的激光光源可以是 (1)点状激光发生器， 或(2)连续的点状激光发生器组成的线性组合激光发射器， 或(3)对激光光束进行整型或变形，将点状激光整形为线型光束或狭长面激光， (3)中所述的激光光束的整型可以使用多种整型方式，例如通过棱镜、多个反光镜与多个棱镜的组合、多个棱镜的组合、二元光学元件、光楔列阵(SWA)聚焦光学系统、液晶空间光调制器、双折射透镜组等将点状激光整形为所述线型光束或狭长面光束；或以高速震荡的方式，在直线轨迹上扫描点状激光发射器，从而获得将点状激光整型为线状或狭长面激光的效果，经整形后的激光束均匀分布呈线状或呈狭长面，激光能量均匀分布于线状或狭长面上。本专利技术所述方法为，通过激光对待烧结产品表面涂覆的涂料进行特定路径的扫描，从而烧结待烧结产品表面的涂料烧结面。本专利技术所述的方法中，通过控制激光扫描的速率，对涂料的烧结温度进行调节。本专利技术所述的方法中，根据特定涂料的折射率，选择不同的波长的激光，辐照时间。本专利技术所述的方法中，更优选的方式为使用多个激光发生器组，所述激光发生器组通过特定的排列，形成更大的烧结线/面。本专利技术还涉及一种用于对涂覆了涂料的产品表面进行烧结固化的激光烧结装置，所述的装置包括，激光发生器，激光发生器控制元件，所述的控制元件用于控制激光烧结装置的烧结参数，所述参数包括但不限于，激光移动路线、移动速率，激光发射功率，激光发射功率密度及激光光斑面积。所述的激光烧结装置还可以包括温度检测元件，所述的温度检测元件用于检测温度，优选的，所述温度检测元件还具有数据输出功能， 优选的，本专利技术所述的激光烧结装置的激光发生器控制元件对于温度检测元件输出的温度数据具有分析处理功能，并根据分析处理结果调节激光发生器烧结参数。本专利技术所述的激光烧结装置的激光发生器可以是 (1)点状激光发生器， 或(2)连续的点状激光发生器组成的线性组合激光发射器， 或(3)对激光光束进行整型或变形，将点状激光整形为线型光束或狭长面激光， (3)中所述的激光光束的整型可以使用多种整型方式，例如通过棱镜、多个反光镜与多个棱镜的组合、多个棱镜的组合、二元光学元件、光楔列阵(SWA)聚焦光学系统、液晶空间光调制器、双折射透镜组等将点状激光整形为所述线型光束或狭长面光束；或以高速震荡的方式，在直线轨迹上扫描点状激光发射器，从而获得将点状激光整型为线状或狭长面激光的效果，经整形后的激光束均匀分布呈线状或呈狭长面，激光能量均匀分布于线状或狭长面上。针对本专利技术所涉及技术方案中的激光相关参数，根据被喷涂的涂料、环境的不同进行修正，包括但不限于，根据涂料中的颜料对于激光的吸收量的差异或根据环境温度的差异，调整激光器参数，使激光的参数满足固化涂料的条件。激光辐照含氟涂料的宏观物理表象分为激光的吸收、部分反射和折射、含氟涂料的温度升高及熔化等。这些过程的进展特点既取决于激光的功率密度、辐照时间等激光工艺参数，也取决于被辐照含氟涂料的物理性能:如材料对激光的吸收系数、热导率、比热容以及材料的相变温度、熔化温度和密度等。本专利技术所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用激光烧结固化涂料的方法，其特征在于，使用激光作为热源对待烧结产品表面涂覆的涂料进行烧结固化，所述的涂料为含氟涂料，包括但不限于聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（PFA）和氟化乙烯丙烯共聚物（FEP），所述的待烧结产品为金属产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹凤，
申请(专利权)人：王丹凤，
类型：发明
国别省市：山东;37