[发明专利]激光烧结固化涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用激光烧结固化涂层的方法。

背景技术

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CO₂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割、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—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℃，因此烧结过程的温度通常在320-400℃，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。

发明内容

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，发明人发明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。

本发明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。

本发明所述的激光的波长范围193nm-351nm、1050nm-1070nm、10640nm、功率20-1000W、

本发明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，