[发明专利]一种激光镀膜的方法

说明书

技术领域

一种激光镀膜的方法，属于激光技术应用领域，尤其适用于在金属、陶瓷和木材等表面镀各种热塑性塑料层。

背景技术

随着激光技术的发展，激光塑料焊接已经广泛应用在汽车、医学、电子等领域。目前的激光塑料焊接主要是塑料与塑料之间的焊接，其特点为两层塑料中必须满足：一层对激光束透射，一层对激光产生吸收，激光束从透射塑料一侧入射，打在两层塑料的交界面上，被吸收塑料吸收，吸收塑料表面温度升高而发生热熔，在此过程中对塑料施加一定压力，然后冷却，两层塑料便焊接在一起，此种焊接方式也称为透射式焊接方式。

将激光塑料焊接应用到塑料与金属、陶瓷和木材等材料的焊接，可以拓展激光塑料焊接的应用领域。德国夫琅禾费研究所将塑料焊接在多孔状的粗糙陶瓷表面，用于生物医学方面的研究。德国豪迈公司将塑料焊接在木材上，用于家具的封边制造。国内未有相关的应用研究报道。

在焊接之前，基底表面先进行清洗方可进行焊接。一般的清洗方式，如超声波清洗，需要添加相应的设备，同时还需要单独的清洗工序，从成本和工艺本身来说就不可取。同时，普通的清洗方式均是针对基底的整个表面进行清洗，从清洗之后到实际的塑料焊接之间又相隔很长一段时间，在此期间基底表面很可能又重新覆盖一些灰尘，对接下来的塑料焊接产生负面影响。

发明内容

基底表面清洗后一般需要间隔一段时间才能进行镀膜，其间可能重新覆盖一些灰尘，对镀膜产生负面影响，为了解决上述问题本发明提供了一种激光镀膜的方法。

一种激光镀膜的方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一：将一线状光束采用分光镜分成清洗光束和焊接光束；

步骤二：利用步骤一所述的清洗光束通过清洗全反镜对待镀的基底表面进行清洗；

步骤三：利用步骤一所述的焊接光束通过焊接全反镜对与步骤二中清洗后的基底表面相接触的覆膜表面进行热熔；

步骤四：利用压力轮的滚动将步骤三中热熔的覆膜紧压在清洗后的基底表面；

步骤五：对步骤四所述的覆膜进行冷凝，完成激光镀膜。

本发明的有益效果：

1、可在各种基底表面实现塑料焊接，如金属、陶瓷和木材等，可以产生很多新型应用，扩展了塑料焊接的应用领域；

2、在塑料焊接之前，采用激光清洗待焊接表面，有效地去除了灰尘、油脂等污垢对焊接质量的影响，清洗之后立即进行塑料焊，不会像一般的方法中，清洗之后可能隔很长一段时间才能进行塑料焊接而造成焊接表面再次沉积污质而对表面焊接质量的影响，因此此种方法可以使塑料和基底表面的结合强度提高；

3、激光清洗和焊接一体化，不再需要焊接之前对焊接表面的单独清洗过程，使得整个工作过程更加流畅，便于规模化生产，流水线作业，而且激光清洗的对象更加广泛；

4、采用激光清洗，不需要额外的清洗设备。清洗用的激光光束和焊接用的激光光束从一套半导体激光器中输出，打在工作表面的线光束长度也都和焊接的塑料带宽度相等，因此中间的光束整形系统仅需要一套即可，这对两束光束保持长度上的一致性非常有利，同时也方便了调节；在该种方法中，清洗光束、焊接光束和塑料带的路径保持一致，清洗光束仅对需要焊接的基底表面位置进行清洗，对不焊接的位置不清洗，因此激光能量的使用率非常高。

附图说明

图1为激光镀膜方法的整体示意图；

图2为激光镀膜方法中激光光斑在工作表面和塑料带上的示意图；

图3为激光镀膜方法应用在大型轴表面的激光塑料焊接示意图；

图中：1-线状激光光束，2-压力轮，3-塑料带，4-分光镜，5-清洗全反镜，6-焊接全反镜，7-清洗光束，8-焊接光束。

具体实施方式

结合附图对本发明具体说明：

如图1-3所示，半导体激光器产生的线状激光光束1，经过分光镜4后，一分为二，清洗光束7经过清洗全反镜5反射，打在基底表面上对基底表面进行清洗，另一束焊接光束8经过焊接全反镜6反射，打在塑料带3表面，此表面为和基底表面焊接结合的面。塑料带表面在激光作用下发生热熔，然后在压力轮2的作用下，与基底表面焊接在一起。

线状光束1由半导体激光器产生，其波长范围为700um-1000um；经分光镜产生的两束线状光斑的功率密度范围为10²W/cm²-10⁴W/cm²；

覆膜3，其材料为热塑性塑料或树脂，如：尼龙、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯/丙烯腈共聚树脂、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等；基底材料为金属、陶瓷、木材或晶体基片等。