本发明专利技术提出一种耐高温热处理的DM码标牌及制作方法，在TC4钛合金表面上制备一层均匀、致密且结合牢靠的金黄色ZrN涂层作为标牌，并控制ZrN涂层厚度在1um-10um之间，利用光纤激光，并采用反刻的标刻方法在ZrN涂层标刻一DM码，从而形成耐高温热处理的DM码标牌。该DM码与零件上的DM码一致，并对零件进行挂牌，待热处理完后将标牌上的DM码转移到零件上。本发明专利技术改变现有的在基体表面进行直接标刻的方法，采用先在基体表面物理沉积耐高温薄膜，再进行激光标刻的方法，该制作方法形成的DM码标牌的耐高温热处理性能得以大大提高，而且该方法针对高温空气环境而定，镀层与基体间结合紧密，既适用于零件的去应力处理，还适用零件的时效、回火处理。
【技术实现步骤摘要】
—种耐高温热处理的Data Matr i X码标牌及制作方法
本专利技术涉及标识防护领域，具体为，以实现金属材料表面DM码在高温固溶、时效、回火、去应力等热处理或水淬后识读性失效的防护。
技术介绍
Data Matrix技术目前已广泛运用到航空、航天零部件产品的标识领域,然而实现零件从毛坯到成品的全过程追踪仍然是未解决的一大问题，主要因为直接标刻在零件表面的DM码在经历热表处理、清洗等恶劣环境后往往就失效了，或者标刻在零件表面的DM码在经历热表处理后因氧化层的覆盖而导致识读性急剧下降，甚至使已有标识不可读，而实际生产中热表处理往往又是批量处理，这最终导致同批次零件无法区分、无法进行零件质量的全过程追踪。以航天产品零件为例，某零件材料为TC4，在生产过程中需进行去应力处理(去应力处理温度580° ±15° )，又如某零件材料为2Crl3，在生产过程中需进行回火处理(回火处理温度为750° ±15° )，在这种情况下，激光、机械、电化学蚀刻、喷码等标刻方法直接标刻在材料表面的DM码将失效，甚至连肉眼都无法辨识，这将导致同批次处理的该零件在固溶处理后将无法区别。因此，实现直接标刻在金属零件表面DM码在经历各种热表处理后仍可有效识读，是实现产品从毛坯到成品加工全过程不间断信息采集及实时追踪的关键，是实现金属零部件全生命周期管理的基础。现有针对热表处理的零件表面DM码防护方法原理主要包括:采用熔模铸造的方法在零件生产的过程中直接在零件的表面将DM码铸造出来；用透明涂层将二维条码标识区域保护起来以增强零件表面二`维码对恶劣环境的抵抗力，并进行透明涂层下的二维码识读研究；在零件表面进行深度微铣削形成对比度较好的二维码，该方法可使二维码在经历热处理等较为恶劣的环境后仍然有较高的对比度，从而增加零件表面二维码对热处理的抵抗能力。根据目前的研究，这些方法在应用时具有下列缺陷:1、零件表面用熔模铸造DM码的方法，确实能实现针对零件高温热处理对DM码的方法，然而该方法将改变零件的加工工艺或需要在零件表面留出专门的工艺边以满足DM码熔模铸造的要求，这需要大量的工程更改。此外，该方法需将二维的DM码转换成可供CAD软件辨识的三维数据以实现熔模铸造，实现较为麻烦，且需添置专门的设备。2、零件表面透明涂层保护膜下的二维码尽管其耐蚀性可得到提高，但透明图层下二维码的识读是该方法的瓶颈所在，透明图层下二维码的识读目前存在诸多问题。其次，透明图层在高温环境下往往会变性甚至气化，从而失去保护作用。3、零件表面进行深度微铣削形成的二维码对温度不高于500°的回火、淬火、时效等热处理具有较好的抵抗力，但该方法随着热处理温度的不断升高其效果会急剧下降，且该方法被证明在进行温度为750° ±15°回火处理时是失效的。其次零件表面往往有尺寸、粗糙度等要求，为满足识读要求而进行深度微铣往往与零件表面的尺寸、粗糙度等要求产生冲突。4、这些方法大多是通过改变零件表面二维码的标刻方式来实现DM码在热表处理过程中防护的，然而生产过程中标刻方式往往是有限的，这些方法针对高温热处理等恶劣环境的对标刻在零件表面的DM码的防护是无效的。现有方法上述缺陷，加上零件加工过程中的技术要求以及零件的使用性能的要求对标刻在零件表面DM码的防护措施提出了难题，如何保证防护措施能在整个热处理环境中对二维码的保护始终有效，如何保证对二维码在热处理以后仍能有效识读是保障零件在热表处理过程中不间断信息采集及实时追踪的关键。实际应用中为了实现热表处理过程中对零件表面DM码的保护，往往采用涂漆方法，例如在铝合金零件的阳极化过程中，先在标识区域均匀涂覆一层过氯乙烯红漆并在自然空气中晾干，然后进行阳极化处理，待阳极化处理完毕后再将该层漆撕下重新将DM码暴露在可读的视线范围之内。若将这种方法应用在激光直接标刻在不锈钢、钛合金零件表面的DM码以实现针对高温热处理的DM码防护将存在以下弊端:其一，涂覆常规用漆则其一般在高于200°的环境下降被气化无法实现防护功效，涂覆耐高温有机漆，则在进行高温热处理后，耐高温有机漆将难以去除使DM码重新暴露；其二，即使该方将耐高温漆去除后可以使DM码重新暴露，漆底下的DM码往往因为油漆在高温下的变性以及与基体的粘结而使油漆去除不尽，导致残余物污染DM码，使其难以识读；其三，耐高温有机漆价格往往较高，而且该方法不可重复使用，经济效果不佳。
技术实现思路
要解决的技术问题为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出一种耐高温热处理的DM码标牌及制作方法，其目的是从提高DM码耐高温性能的思路出发，制作一种耐高温的标牌并对零件逐一进行挂牌，解决回火、去应力等高温热处理后导致直接标刻在不锈钢零件表面的DM码因热处理氧化层覆盖引起的模块模糊、不清晰，甚至码区数据完全丢失等问题，待热处理完毕后再讲标牌上的DM码转移到零件表面，使零件表面DM码在热处理后能够得到有效的补救，实现零件在生产过程中不间断信息采集与追踪。技术方案本专利技术就解决其技术问题所采用的技术方案整体思路是:在TC4钛合金表面上制备一层均匀、致密且结合牢靠的金黄色ZrN涂层作为标牌，并控制ZrN涂层厚度在Ium-1Oum之间，利用光纤激光，并采用反刻的标刻方法在ZrN涂层标刻一 DM码，从而形成耐高温热处理的DM码标牌。该DM码与零件上的DM码一致，并对零件进行挂牌，待热处理完后将标牌上的DM码转移到零件上。本专利技术的技术方案为:所述一种耐高温热处理的Data Matrix码标牌，其特征在于:由基材层和镀层组成，基材层材料为TC4，镀层材料为ZrN ;标牌厚度为0.5mm-2mm ;在标牌表面有标识区域、外联孔和重复使用空白区；标识区域包括二维码区和明码区。所述一种耐高温热处理的Data Matrix码标牌，其特征在于:标牌外联孔中心距标牌边缘距离至少为标牌厚度的4倍，标识区域距标牌边缘距离至少为标牌厚度的4倍；标识区域面积不小于15mm*20mm,明码区与二维码区之间至少相距2_。所述一种耐高温热处理的Data Matrix码标牌的制作方法，其特征在于:采用以下步骤:步骤1:基材准备:准备牌号为TC4的钛合金板料，通过机械加工得到厚度为0.5mm~2mm的TC4钛合金薄板；对TC4钛合金薄板二维码标记面逐级打磨,使其表面粗糙度 Ra < 0.8 ;步骤2:基材清洗:对步骤I得到的TC4钛合金薄板依次进行脱脂、浸蚀去氧化皮以及清洗、烘干；步骤3:在经过步骤2处理得到的TC4钛合金薄板上物理沉积ZrN镀膜；步骤4:在经过步骤3处理后的TC4钛合金薄板上钻外联孔，并进行激光标刻，具体步骤为:步骤4.1:方向标刻气化ZrN层:用光纤激光打标机，在镀有ZrN的TC4板上的标识区域标刻DM码，标刻方法为方向标刻；步骤4.2:反向标刻烧蚀TC4层:固定TC4钛合金薄板在激光工作台的位置不变，改变激光标刻工艺参数对已暴露的TC4层进行激光烧蚀，形成高识读质量的DM码；步骤4.3:明码标记:在DM码下方约2mm处，标刻DM码所对应的明码；步骤4.4:将标刻完的标牌在水中进行至少5min超声波清洗，然后用空气刷刷净标牌表面，最后将标牌在空气中静置风干。所述一种耐高温热处理的Data Matrix码标牌的制作方法,其特征在于:本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耐高温热处理的Data?Matrix码标牌，其特征在于：由基材层和镀层组成，基材层材料为TC4，镀层材料为ZrN；标牌厚度为0.5mm?2mm；在标牌表面有标识区域、外联孔和重复使用空白区；标识区域包括二维码区和明码区。
【技术特征摘要】
1.一种耐高温热处理的Data Matrix码标牌,其特征在于:由基材层和镀层组成,基材层材料为TC4，镀层材料为ZrN ;标牌厚度为0.5mm-2mm ;在标牌表面有标识区域、外联孔和重复使用空白区；标识区域包括二维码区和明码区。2.根据权利要求1所述一种耐高温热处理的DataMatrix码标牌，其特征在于:标牌外联孔中心距标牌边缘距离至少为标牌厚度的4倍，标识区域距标牌边缘距离至少为标牌厚度的4倍；标识区域面积不小于15mm*20mm,明码区与二维码区之间至少相距2mm。3.一种制作权利要求1所述耐高温热处理的Data Matrix码标牌的方法,其特征在于:采用以下步骤: 步骤1:基材准备:准备牌号为TC4的钛合金板料，通过机械加工得到厚度为0.5mm~2mm的TC4钛合金薄板；对TC4钛合金薄板二维码标记面逐级打磨，使其表面粗糙度Ra≤0.8 ； 步骤2:基材清洗:对步骤I得到的TC4钛合金薄板依次进行脱脂、浸蚀去氧化皮以及清洗、烘干； 步骤3:在经过步骤2处理得到的TC4钛合金薄板上物理沉积ZrN镀膜； 步骤4:在经过步骤3处理后的TC4钛合金薄板上钻外联孔，并进行激光标刻，具体步骤为: 步骤4.1:方向标刻气化ZrN层:用光纤激光打标机，在镀有ZrN的TC4板上的标识区域标刻DM码，标刻方法为方向标刻； 步骤4.2:反向标刻烧蚀TC4层:固定TC4钛合金薄板在激光工作台的位置不变，改变激光标刻工艺参数对已暴露的TC4层进行激光烧蚀，形成高识读质量的DM码； 步骤4.3:明码标记:在DM码下方约2mm处，标刻DM码所对应的明码； 步骤4.4:将标刻完的标牌在水中进行至少5min超声波清洗，然后用空气刷刷净标牌表面,最后将标牌在空气中静置风干。4.根据权利要求3所述一种耐高温热处理的DataMatrix码标牌的制作方法,其特征 在于:步骤2中的基材清洗步骤为: 步骤2.1:采用三氯乙烯作为脱脂溶剂，在室温下对步骤I得到的TC4钛合金薄板进行脱脂处理，脱脂时间为20min; 步骤2.2:采用化学侵蚀...
【专利技术属性】
技术研发人员：何卫平，李夏霜，田琦楠，谢雷，魏青龙，王健，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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