[发明专利]用于激光标刻的方法和组合物,以及用此方法和组合物标刻的物件

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及给物件或其他工件标刻标记，更具体地说，涉及激光打标或激光标刻工件的方法，和由此制造的物件及其使用的组合物。

现有技术的描述

通常用机械雕刻(接着填充涂料)或表面刷涂料的方法将文字和图案转移到金属、塑料、木材或复合片上。

机械雕刻，例如，在金属物件上机械雕刻(接着填充涂料)常常是冗长乏味的多步骤过程。典型情况下，物件(i)用硬质工具雕刻系统进行机械雕刻，(ii)去毛刺、清洁和干燥(iii)用溶剂基涂料或粉末涂料填充，(iv)在烘箱中固化，(v)然后清除沉积在雕刻区域外多余的涂料。

大多数机械雕刻系统只能雕刻平坦表面。此外，机械切割器的强度有限因而切割器直径就不能太小，也就限制了其刻痕宽度。在很多情况下，金属，特别是高镍铬合金钢，要求加工速度缓慢并辅以切割液。使用这些液体就需要刷涂前进行清洁操作。涂料填充过程可能很困难，特别是对于错综复杂的图案。

这个阶段的涂料定位非常重要，因为错位或溢出在涂料被烘箱固化之后，将需要花费很大力气才能清除。某些金属，例如镜面抛光的不锈钢或黄铜制品，非常容易擦伤；因此，在涂料填充和清除操作期间必须要特别小心不损伤这些表面。

虽然耗费时间，但机械雕刻的文字和图案经久耐用。填充有色涂料时，最终产品耐久且美观悦目。

表面刷涂料涉及用丝网印刷或喷墨技术把文字和图案转移到工件表面。表面刷涂能做得相当快且刷上全彩色。

有一类表面刷涂是使用干粉涂料。典型的粉米涂料是带电荷的，电荷将粉未涂料吸引到待刷涂物件的表面。粉末涂料的物理性质和化学成分是特别设计的，使之适用于涂料与表面熔合的特殊工艺。一种所述的方法包括使粉末聚合物进入气流中，并使之通过电晕放电等离子体。这种方法使用市售粉末涂料，其粒度较大，达10-86微米量级。但在很多情况下，本发明人认为，缺乏能承受长时间磨损(如电梯间内部标记)所需的经久耐用性是表面刷涂的重大缺点。通常不用这种方法将文字和图案转移到工件表面上。

另一种方法(在普通复印机中使用)是配制调色剂，例如聚合物粉末，和各种电荷转移剂。在该方法中，要求粒度小(约7-10微米)以利于粉末涂料从加料斗流动到充电显影辊，然后到达涂复光感受剂的第二鼓轮上，最后到达纸上。把调色剂熔合到纸上是利用热轧辊完成的。将调色剂固定到纸上的另一种方法称为快速熔合法，它是用氙灯来加热并熔合调色剂到纸上。该灯产生约800-1100nm波长处的极强发射光，它很容易熔化在近红外区有很强吸收的黑色调色剂。但是，对于彩色调色剂而言，则使用联铵盐之类在800-1100nm区域中有吸收的吸收添加剂有助于熔合。

最近，已经开发出激光雕刻和激光打标技术作为金属、塑料、复合材料或木材之类的机械雕刻和表面刷涂的替代方法。通常的激光雕刻系统例如，使用Nd-YAG或CO2激光器。电流计驱动的电机装置或整个X-Y平台装置在工件表面上引导聚焦的激光束。

激光雕刻系统作为万能雕刻工具性能良好，因为它的刻划宽度很精细(0.003-0.010英寸)，特别适合错综复杂的雕刻，和在适度异形表面上雕刻。因为激光雕刻是非接触过程(方法)，所以与机械雕刻相关联的问题，如工具磨损、重新磨锐、工具破裂、需切割冷却剂和零件固定等都消除了。而且，用现有的激光雕刻系统可以比较快速地雕刻部件。但是，即使用现有的激光雕刻系统，对于致密材料，如不锈钢或黄铜制品的雕刻深度仍有很大的限制。

例如由于回熔金属的堆积，边缘清晰度随深度增加而不断降低。为接着填充涂料所需的最小深度约为(±10％)0.010英寸。这就要求在填充涂料之前必须先去除毛刺和清洁雕刻区域。激光雕刻后的填充涂料操作甚至比普通机械雕刻的情况更困难些，该操作包括施用涂料、固化涂料和除去多余的涂料，所有这些都不能损伤抛光的表面。和液体涂料相反，粉未涂料更容易使用，但典型情况下，整个涂料充填操作是错综复杂、多步骤的过程。