用于激光吸收的碳化物、氮化物和硅化物增强剂制造技术

激光标记增强剂包括氮化物、碳化物、硅化物或其组合，并且被用于标记组合物和复合的聚合物材料中。在将标记组合物设置在基底上并且将标记组合物暴露于激光辐射时，标记组合物在基底上形成标记物，该标记物与由没有增强剂的标记组合物形成的标记物相比具有至少‑1的负ΔL暗对比度值。在将复合的聚合物材料暴露于激光辐射时，复合的聚合物材料的被辐照的部分在复合的聚合物材料中形成标记物。在复合的聚合物材料的标记物和未被辐照的部分之间的明度值差(ΔL)具有至少5的绝对值，并且在标记物和未被辐照的部分之间的明度值差大于如果聚合物材料不包含增强剂的情况的明度值差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于激光吸收的碳化物、氮化物和硅化物增强剂领域本主题涉及用于激光标记操作的激光标记组合物和使用这样的组合物的激光标记的各种方法。本主题还涉及使用所述的标记组合物和/或方法标记的物品。背景激光标记是一种标记技术，其使用激光和其他形式的激光辐射(laserradiation)来将标记物质(markingsubstance)附加地结合(additivelybond)至各种各样的基底(substrate)，或者通过化学/分子改变、炭化、发泡、熔化等来改变特定基底材料的颜色。激光标记在诸如金属、玻璃和陶瓷部件的材料上形成永久性标记物，并且被用于从航空航天至奖品和雕刻行业(awardsandengravingindustry)范围内的许多应用中。激光标记与更广为人知的激光雕刻和激光烧蚀的技术的不同之处在于，激光标记是一种添加工艺(additiveprocess)，向基底中添加材料以形成标记，或者至少不像在那些技术中那样涉及从被标记的基底移除材料。当被用于标记不同类型的基底材料时，单独的激光结合/标记组合物已经具有有限的成功，并且因此根据待标记的特定材料来分类。代替地，激光标记组合物通常被定制用于标记特定类型的材料。例如，单一的激光标记组合物可能在不锈钢上留下令人满意的激光标记物，但可能在其他材料上留下令人不满意的标记物，所述其他材料例如不同等级的铝、阳极氧化铝、黄铜、铜、锡铅合金(pewter)、钛、玻璃、陶瓷、天然物质诸如岩石(例如板岩)或纸制品，以及塑料。为了在这些其他材料上进行标记，必须使用与用于标记不锈钢的激光标记组合物不同的激光标记组合物。因此，存在对于可以用于标记多种材料的高对比度激光标记组合物的需求。在包含聚合物材料的基底中直接进行激光标记并且不涉及标记组合物的使用受到当用激光辐照时聚合物材料本身形成标记物的水平的限制。因此，存在对于在多种聚合物材料中形成较高对比度的标记物的需求。简要描述在本专利技术的用于激光标记的标记组合物和方法中解决了与先前已知的材料和实践相关的困难和缺点。根据一个方面，提供了一种用于在激光辐照时在基底上形成标记物或标记(indicia)的标记组合物。标记组合物包含选自由氮化物、碳化物、硅化物及其组合组成的组的增强剂。在将标记组合物设置在基底上并且将标记组合物暴露于激光辐射时，尽管不希望受到理论的束缚，但据信标记组合物吸收激光辐射，温度升高，与基底化学地结合，并且在基底上形成融合标记物(fusedmark)，该融合标记物具有提供与基底的视觉对比(visualcontrast)的亮度(luminance)、颜色值或不透明度，并且当在金属基底、玻璃基底、陶瓷基底、石头基底和塑料基底中的每一种上形成时，所述标记物当与使用相似的但没有选自由氮化物、碳化物和硅化物组成的组的增强剂的组合物形成的标记物相比时，具有至少-1或者更负(例如-2)、或者-1至-4、或者-5至-9、或者-10或更负的负ΔL暗对比度值(darkcontrastvalue)。当标记物具有至少-1的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有可见的对比度。当标记物具有-1至-4的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有明显的对比度。当标记物具有-5至-9的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有良好的对比度。当标记物具有-10或更负的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有显著的对比度。根据另一方面，一种激光标记基底的方法包括提供选自由金属、玻璃、陶瓷、石头和塑料组成的组的基底。该方法包括提供标记组合物，该标记组合物包含选自由氮化物、碳化物、硅化物及其组合组成的组的增强剂。该方法还包括将标记组合物设置在基底的至少一部分上。该方法还包括将标记组合物的至少一部分暴露于激光辐射，使得标记组合物的被辐照的部分吸收所述激光辐射，温度升高，与基底化学地结合，并且在基底上形成融合标记物，所述融合标记物具有与基底形成对比的亮度、颜色和/或不透明度。当在金属基底、玻璃基底、陶瓷基底、石头基底和塑料基底中的每一种上形成时，该标记物当与由相似的但没有选自由氮化物、碳化物和硅化物组成的组的增强剂的组合物形成的标记物相比时具有至少-1、或者-1至-4、或者-5至-9、或者-10或更负的负ΔL暗对比度值。当标记物具有至少-1的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有可见的对比度。当标记物具有-1至-4的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有明显的对比度。当标记物具有-5至-9的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有良好的对比度。当标记物具有-10或更负的负ΔL值时，该标记物与使用相似的但没有增强剂的组合物形成的标记物具有显著的对比度。根据一个方面，一种复合的聚合物材料(compoundedpolymermaterial)包括与增强剂复合的聚合物材料，所述增强剂选自由氮化物、碳化物、硅化物及其组合组成的组。在将复合的聚合物材料的被辐照的部分暴露于激光辐射时，所述被辐照的部分吸收所述激光辐射，温度升高并且形成标记物，所述标记物具有提供与复合的聚合物材料的未被辐照的部分的视觉对比的亮度、颜色值或不透明度。标记物和未被辐照的部分之间的明度值差(lightnessvaluedifference)(ΔL)具有至少5的绝对值。标记物和未被辐照的部分之间的明度值差大于如果聚合物材料不包含增强剂的情况的明度值差。根据另一方面，一种产生激光标记物的方法包括提供聚合物材料和增强剂，所述增强剂选自由氮化物、碳化物、硅化物及其组合组成的组。聚合物材料和增强剂被复合以产生复合的聚合物材料。复合的聚合物材料被形成为具有期望的构型的物品。用激光辐射辐照物品的至少一部分，使得被辐照的部分吸收所述激光辐射，温度升高，并且在物品中形成标记物，所述标记物具有与物品的未被辐照的部分形成对比的亮度、颜色和/或不透明度。标记物和未被辐照的部分之间的明度值差(ΔL)具有至少5的绝对值。标记物和未被辐照的部分之间的明度值差大于如果聚合物材料不包含增强剂的情况的明度值差。如将会意识到的，本主题能够具有其他和不同的实施方案，并且其若干细节能够在多种方面进行修改，所有这些都不偏离本主题。因此，附图和描述被认为是说明性的而不是限制性的。附图简述图1是用根据本主题的标记组合物激光标记的若干基底的照片。图2是用根据本主题的标记组合物激光标记的若干其他基底的照片。图3是用根据本主题的标记组合物激光标记的塑料基底的照片。图4是用根据本主题的标记组合物激光标记的陶瓷基底和用比较实施例标记组合物标记的另一陶瓷基底的照片。图5是用根据本主题的标记组合物激光标记的玻璃基底和用比较实施例标记组合物标记的另一玻璃基底的照片。图6是用根据本主题的标记组合物激光标记的两个玻璃基底和用比较实施例标记组合物标记的另一玻璃基底的照片。图7是用根据本主题的标记组合物激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在激光辐照时在基底上形成标记物或标记的标记组合物，所述标记组合物包含选自由氮化物、碳化物、硅化物及其组合组成的组的增强剂；/n其中：/n在将所述标记组合物设置在基底上并且将所述标记组合物暴露于激光辐射时，所述标记组合物吸收所述激光辐射，温度升高，与所述基底化学地结合，并且在所述基底上形成融合标记物，所述融合标记物具有提供与所述基底的视觉对比的亮度、颜色值或不透明度；并且/n当在金属基底、玻璃基底、陶瓷基底、石头基底和塑料基底中的每一种上形成时，所述标记物与由没有所述增强剂的所述标记组合物形成的标记物相比具有至少-1的负ΔL暗对比度值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180123 US 15/877,4271.一种用于在激光辐照时在基底上形成标记物或标记的标记组合物，所述标记组合物包含选自由氮化物、碳化物、硅化物及其组合组成的组的增强剂；
其中：
在将所述标记组合物设置在基底上并且将所述标记组合物暴露于激光辐射时，所述标记组合物吸收所述激光辐射，温度升高，与所述基底化学地结合，并且在所述基底上形成融合标记物，所述融合标记物具有提供与所述基底的视觉对比的亮度、颜色值或不透明度；并且
当在金属基底、玻璃基底、陶瓷基底、石头基底和塑料基底中的每一种上形成时，所述标记物与由没有所述增强剂的所述标记组合物形成的标记物相比具有至少-1的负ΔL暗对比度值。


2.根据权利要求1所述的标记组合物，其中：
所述增强剂以复合的聚合物材料的2wt％-20wt％被包含；并且
所述增强剂选自由以下组成的组：FeMn、(Co)Mo、CaSi、Cu5Si、FeSi、Fe5Si2、MgFeSi、MnSi2、MoSi2、Ni2Si、TiSi2、ZrSi2、WSi2、YSi、Al4C3、碳化硼(B4C)、CaC2、Fe3C、Fe7C3、Fe2C、LaC2、Mg2C、Mg2C3、MoC、Mo2C、Mo3C2、SiC、Ta4C3、YC2、WC、AlN、BN、Fe2N、Fe3N、Fe4N、Fe7N3、Fe16N2、MoN、Mo2N、Si3N4、TiN、W2N、WN、WN2、ZrN及其组合。


3.根据权利要求1所述的标记组合物，还包含：
5wt％-35wt％的混合的金属氧化物颜料，
0.5wt％-10wt％的过渡金属氧化物，
1wt％-15wt％的硅酸盐矿物，
0.1wt％-5wt％的粘合剂，
35wt％-65wt％的溶剂，和
0.02wt％-10wt％的分散剂。


4.根据权利要求3所述的标记组合物，其中：
所述混合的金属氧化物颜料包括钴、铬、锰和铁的混合的金属氧化物；
所述过渡金属氧化物包括MoO3；
所述硅酸盐矿物包括云母；
所述粘合剂包括羟丙基纤维素；并且
所述溶剂包括乙醇。


5.一种激光标记基底的方法，包括：
提供选自由金属、玻璃、陶瓷、石头和塑料组成的组的基底；
提供包含增强剂的标记组合物，所述增强剂选自由氮化物、碳化物、硅化物及其组合组成的组，和
将所述标记组合物设置在所述基底的至少一部分上；以及
将所述标记组合物的至少一部分暴露于激光辐射，使得所述标记组合物的被辐照的部分吸收所述激光辐射，温度升高，与所述基底化学地结合，并且在所述基底上形成融合标记物，所述融合标记物具有与所述基底形成对比的亮度、颜色和/或不透明度；
其中当在金属基底、玻璃基底、陶瓷基底、石头基底和塑料基底中的每一种上形成时，所述标记物与由没有所述增强剂的所述标记组合物形成的标记物相比具有至少-1的负ΔL暗对比度值。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述增强剂以复合的聚合物材料的2wt％-20wt％被包含；并且其中所述增强剂选自由以下组成的组：FeMn、(Co)Mo、CaSi、Cu5Si、FeSi、Fe5Si2、MgFeSi、MnSi2、MoSi2、Ni2Si、TiSi2、ZrSi2、WSi2、YSi、Al4C3、碳化硼(B4C)、CaC2、Fe3C、Fe7C3、Fe2C、LaC2、Mg2C、Mg2C3、MoC、Mo2C、Mo3C2、SiC、Ta4C3、YC2、WC、AlN、BN、Fe2N、Fe3N、Fe4N、Fe7N3、Fe16N2、MoN、Mo2N、Si3N4、TiN、W2N、WN、WN2、ZrN及其组合。


7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
5wt％-35wt％的混合的金属氧化物颜料，
0.5wt％-10wt％的过渡金属氧化物，
1wt％-15wt％的硅酸盐矿物，
0.1wt％-5wt％的粘合剂，
35wt％-65wt％的溶剂，和
0.02wt％-10wt％的分散剂。


8.根据权利要求7所述的方法，其中：
所述混合的金属氧化物颜料包括钴、...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·E·萨维尔，尼古拉斯·M·卡尔帕，丹尼斯·R·吉尔摩，乔治·E·萨科斯克，
申请(专利权)人：福禄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US