防锈不锈钢雕刻制造技术

一种防锈不锈钢雕刻。一种方法包括产生至少一个激光钝化脉冲，其具有被选择为钝化金属靶的区域的工艺参数；以及，将至少一个激光钝化脉冲引导到所述区域，以便产生钝化层。另一方法进一步包括：在激光钝化之前，产生至少一个激光烧蚀脉冲，其具有被选择为从所述靶的区域烧蚀金属的工艺参数；以及，将至少一个激光烧蚀脉冲引导到所述区域，以便烧蚀金属并且提供用于激光钝化的区域。

Stainless steel engraving

Rustproof stainless steel carving. A method includes generating at least one laser pulse has been passivated, choice for process parameters of passivated metal target region; and at least one laser pulse into the passivation region, so as to produce a passivation layer. The method further includes: in the laser passivation before generating at least one pulse laser ablation, which has selected from the parameters of the target area of metal ablation; and at least one pulse laser ablation guided to the area, so as to provide for laser ablation of metal and passivation region.

【技术实现步骤摘要】
防锈不锈钢雕刻相关申请的交叉引用本申请要求2015年11月11日提交的美国临时专利申请号62/253,873的权益，所述申请以引用的方式整体并入本文。
该领域是不锈钢的激光雕刻和钝化。
技术介绍
不锈钢表现出一系列优越的材料属性，这使其区别于其他材料并且用于各种应用。术语“不锈钢”可以通用于各种钢合金，但是每种合金通常主要由铁制成并且包括至少10.5％的铬。镍、钼、氮、钛和铜也是不锈钢合金的常见组分。然而，在不锈钢物体的暴露表面上形成的铬，特别是氧化铬，赋予物体广受欢迎的耐腐蚀性。除了耐腐蚀性之外，与其他铁合金上的铁相比，不锈钢还可以具有优越的屈服强度、弹性模量、延展性和其他属性。耐腐蚀表面层被称为钝化层，并且不同的合金具有与该层相关联的不同程度的耐腐蚀性，这取决于合金成分、冶金形成和金属的晶体结构。钝化层可以自然地在一定程度上仅通过将物体的表面暴露于富氧环境而形成，从而当被刻痕或划伤时为许多不锈钢表面提供“自修复”特性。经常，需要钝化层被增强超过由这种自然氧化层所提供的，或者该层直接生长在加工件的表面上。例如，用于雕刻金属的常规基于激光的技术实现了期望的雕刻深度和外观，但是该工艺完全去除了耐腐蚀钝化层。为了以更大的控制生长或再生长钝化层，通常使用一个或多个钝化处理对物体的所需的表面进行化学处理。最常见的处理包括在硝酸或柠檬酸的化学浴中受控浸没，从而从表面去除游离铁，使得铁不可能生锈。电解抛光是需要浸入化学浴中的另一种技术。物体的表面暴露于在电解配置中的硫酸或磷酸，使得作为阳极操作的表面将自由表面铁随着流向阴极的电流传送到酸性溶液中。除了环境问题之外，化学蚀刻工艺通常具有窄的工艺窗口并且需要不断的监测或调整，从而导致相当大的资本成本和延长的制造工艺时间。由于各种其他原因，通常需要获得额外的钝化处理选择，或者减少或消除对当前苛性的基于化学的方法的依赖。随着医疗设备变得越来越小和技术上越来越先进，仍然需要制造、加工和雕刻不锈钢部件的更快速和更有针对性的适当方法。诸如智能手机等的消费电子设备经常将结构和美观的不锈钢组件实现为组装设计，使得当表面邻接电子敏感组件时，所选表面的原位化学再钝化变得困难或不可能的。因此，改进的不锈钢雕刻和钝化方法是必要的。
技术实现思路
根据一个方面，一种方法包括：产生至少一个激光钝化脉冲，其具有被选择为钝化金属靶的区域的工艺参数；以及，将至少一个激光钝化脉冲引导到所述区域，以便产生钝化层。另一方法进一步包括：在这种激光钝化之前，产生至少一个激光烧蚀脉冲，其具有被选择为从所述靶的区域烧蚀金属的工艺参数；以及，将至少一个激光烧蚀脉冲引导到所述区域，以便烧蚀金属并且提供用于激光钝化的区域。根据另一方面，一种方法包括：产生至少一个激光烧蚀脉冲，其具有被选择为去除不锈钢的工艺参数；将至少一个激光烧蚀脉冲引导到靶表面的区域；产生至少一个激光再钝化脉冲，其具有被选择为再钝化靶表面的区域的工艺参数，其中通过至少一个激光烧蚀脉冲去除不锈钢，以便抑制靶表面的区域上的腐蚀；以及，将至少一个激光再钝化脉冲引导到靶表面的区域。根据另一方面，一种装置包括脉冲光纤激光器，其被定位成在烧蚀模式下产生不锈钢激光烧蚀工艺脉冲，并且在再钝化模式下产生不锈钢激光再钝化工艺脉冲。脉冲光纤激光器包括：种子激光器；有源光纤，其被定位成从种子激光器接收光脉冲；泵浦源，其耦合到有源光纤，以便将泵浦光辐射传送到有源光纤以产生光学增益；以及，脉冲控制器，其耦合到种子激光器和泵浦源以切换对应于烧蚀或再钝化模式的激光工艺参数。根据另一方面，一种由不锈钢烧蚀和钝化的方法产生的物体包括不锈钢主体层，其具有激光烧蚀表面特征；以及激光再钝化层，其位于激光烧蚀表面特征上。通过参照附图进行的以下详细描述，前述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。附图说明图1是用于激光钝化加工表面的方法的流程图。图2是用于激光烧蚀和激光再钝化不锈钢靶的方法的流程图。图3是用于激光烧蚀、激光再钝化和化学再钝化不锈钢靶的方法的流程图。图4A至图4B是用横截面中示出的靶烧蚀和再钝化不锈钢靶的方法的流程示意图。图5是被配置成烧蚀和再钝化金属靶的激光系统的示意图。图6是用图5的激光系统烧蚀并且用相同的激光系统再钝化的不锈钢靶样品的图像。具体实施方式如本申请和权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文另有明确规定。另外，术语“包括”是指“包含”。此外，术语“耦合”不排除在耦合项之间存在中间元件。本文描述的系统、装置和方法不应被解释为以任何方式限制。相反，本公开内容单独地以及以彼此的各种组合和子组合的方式针对各种公开的实施方案的所有新颖的和非显而易见的特征和方面。所公开的系统、方法和装置不限于任何特定方面或特征或这些方面和特征的组合，所公开的系统、方法和装置也不要求存在任何一个或多个特定优点或解决问题。任何操作理论都是为了便于解释，但是所公开的系统、方法和装置不限于这些操作理论。尽管为了方便呈现以特定的顺序次序描述了所公开的方法中的一些方法的操作，但是应当理解，这种描述方式包括重新排列，除非下面阐述的特定语言需要特定排序。例如，按顺序描述的操作可能在某些情况下被重新排列或同时执行。此外，为了简单起见，附图可能不示出所公开的系统、方法和装置可以与其他系统、方法和装置结合使用的各种方式。另外，描述有时使用诸如“产生”和“提供”的术语来描述所公开的方法。这些术语是对所执行的实际操作的高级抽象。对应于这些术语的实际操作将根据特定实施而变化，并且本领域普通技术人员可以容易地辨别。在一些实例中，值、程序或装置被称为“最低”、“最佳”、“最小”等。将了解，这些描述旨在指示可以在许多使用的功能替代方案中进行选择，并且这些选择不需要更好、更小或以其他方式优选于其他选择。如本文所使用的，光辐射是指波长在约100nm和10μm之间、并且通常在约500nm和2μm之间的电磁辐射。基于可用的激光二极管源和光纤的实例通常是与在约800nm和1700nm之间、并且更典型地约1μm的波长相关联。在一些实例中，传播的光辐射被称为具有直径、光束横截面积和光束发散度的一个或多个光束，其可以取决于光束波长和用于光束成形或光束传送的光学系统。为了方便起见，在一些实例中光辐射被称为光，并且不需要处于可见波长。参考光纤来描述代表性实施方案，但是可以使用具有正方形、矩形、多边形、卵形、椭圆形或其他横截面的其他类型的光波导。光纤通常由掺杂(或未掺杂)的二氧化硅(玻璃)形成，以便提供预定的折射率或折射率差。在一些实例中，光纤或其他波导由取决于感兴趣的波长的其他材料制成，诸如氟锆酸盐、氟铝酸盐、氟化物或磷酸盐玻璃、硫属化物玻璃或诸如蓝宝石的结晶材料。二氧化硅和氟化物玻璃的折射率通常为约1.5，但是其他材料(诸如硫族化物)的折射率可以为3或更大。在还有其他实例中，光纤可以部分地由塑料形成。在典型实例中，掺杂的波导芯(诸如光纤芯)响应于泵浦(pumping)而提供光学增益，并且芯和包层近似同心。在其他实例中，一个或多个芯和包层是偏心的，并且在一些实例中，芯和包层取向和/或位移沿波导长度变化。在还有更多实例中，卫星芯螺旋地缠绕在中央芯周围，诸如用手性耦合的芯光纤。在本文公开的实例中，波导芯(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含：产生至少一个激光钝化脉冲，其具有被选择为钝化金属靶的区域的工艺参数；以及将所述至少一个激光钝化脉冲引导到所述区域，以便产生钝化层。

【技术特征摘要】
2015.11.11 US 62/253,8731.一种方法，包含：产生至少一个激光钝化脉冲，其具有被选择为钝化金属靶的区域的工艺参数；以及将所述至少一个激光钝化脉冲引导到所述区域，以便产生钝化层。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：在将所述至少一个激光钝化脉冲引导到所述区域之前，产生至少一个激光烧蚀脉冲，其具有被选择为从所述区域烧蚀金属的工艺参数；以及将所述至少一个激光烧蚀脉冲引导到所述区域，以便烧蚀所述金属并且提供用于激光钝化的所述区域。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包含化学钝化所述区域。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个激光钝化脉冲的所述选择的工艺参数包括大于或等于1ps并且小于或等于1000ps的脉冲持续时间。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个激光钝化脉冲包括形成脉冲激光束的多个脉冲，所述脉冲激光束具有大于或等于0.2W并且小于或等于3W的平均功率。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个激光钝化脉冲包括具有激光钝化脉冲突发重复率的一个或多个脉冲突发，每个脉冲突发包括具有相关联的内部脉冲突发重复率的多个激光钝化脉冲。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述激光钝化脉冲突发重复率在约10kHz和500kHz之间，并且所述内部脉冲突发重复率在约100MHz和1GHz之间。8.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个激光烧蚀脉冲的所述选择的工艺参数包括大于或等于1ps并且小于或等于1000ps的脉冲持续时间。9.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个激光烧蚀脉冲和所述至少一个激光钝化脉冲的所述选择的工艺参数包括共同的脉冲持续时间和脉冲重复频率。10.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个激光烧蚀脉冲包括一个或多个脉冲突发，并且多个这种脉冲突发与激光烧蚀脉冲突发重复率相关联，每个激光烧蚀脉冲突发包括具有相关联的内部脉冲突发重复率的多个激光烧蚀脉冲。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述激光烧蚀脉冲突发重复率在约10kHz和500kHz之间，并且所述内部脉冲突发重复率在约100MHz和1GHz之间。12.根据权利要求2所述的方法，其中所述区域中的L、a*和b*色度值从激...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·迪特里，
申请(专利权)人：恩耐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US