一种激光加工方法 技术领域 本发明涉及一种激光加工技术, 尤其涉及一种对激光加工工件表面进行保护的激 光加工方法。
背景技术 激光加工技术是利用激光的功率密度高的特点, 将其聚焦, 使加工材料瞬间被加 热熔化、 汽化 ; 由于激光加工将激光束照射到物体的局部表面, 加工部位的温度很高, 激光 加工的这一高温工作特性使得加工区域的边缘会出现一圈发黑的氧化层, 尤其对于经过表 面装饰的电子产品金属外壳, 会严重影响金属外壳的表观效果。 同时, 熔化物质被蒸汽的剩 余压力排挤出来, 从加工区排出的溶化或气态形式的加工材料, 在加工过程中以及加工过 程之后由于冷却而粘附在加工工件的表面上。 这种再凝固的熔渣粘附性较强, 很难清除掉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是激光加工在工件表面产生氧化层和不易去除的熔渣 影响工件的表观效果的缺陷, 从而提供一种使激光加工时工件表面不产生氧化层和产生的 熔渣容易去除的激光加工方法。
本发明提供了一种激光加工方法, 该方法包括在待加工工件的表面形成水溶性保 护膜, 然后对含有水溶性保护膜的工件进行激光加工, 在所述的激光加工后去除激光加工 表面的水溶性保护膜。
本发明提供的激光加工方法, 克服了激光加工在工件表面产生氧化层和不易去除 的熔渣的缺陷, 不仅广泛适用于不同材质的金属制品的电子产品外壳 ( 包括不锈钢、 铝合 金、 铜等 ), 还适用于经过各种表面装饰后的电子产品外壳 ( 包括喷砂、 拉丝、 阳极氧化、 PVD 和电镀等 )。 附图说明
图 1 是实施例 1 激光打孔及去除保护膜后的工件的放大 50 倍时的金相照片 ; 图 2 是对比例 1 激光打孔及去除保护膜后的工件的放大 50 倍时的金相照片 ; 图 3 是实施例 1 激光打孔及去除保护膜后的工件的放大 200 倍时的金相照片 ; 图 4 是对比例 1 激光打孔及去除保护膜后的工件的放大 200 倍时的金相照片。具体实施方式
本发明提供了一种激光加工方法, 该方法包括在待加工工件的表面形成水溶性保 护膜, 然后对含有水溶性保护膜的工件进行激光加工, 在所述的激光加工后去除激光加工 表面的水溶性保护膜。
根据本发明所述的激光加工方法, 所述水溶性保护膜的膜厚跟需要加工的尺寸孔 径相关, 在优选的情况下, 所述水溶性保护膜的厚度为 0.001 ~ 2mm。若膜厚大于 2mm, 会浪费激光能量 ; 若膜厚小于 0.001mm, 保护膜在加工中可能会被破坏, 不能完全保护加工工件 表面。
根据本发明所述的激光加工方法, 在优选情况下, 所述的形成水溶性保护膜的方 法有很多种, 本发明是在工件表面涂覆一层水溶性聚合物的水溶液, 然后烘烤形成保护膜。 所述涂覆的方法可以是本领域的技术人员所公知的各种技术, 本发明的实施例优选为湿淋 或喷涂的方法。
本发明所述的激光加工方法, 在优选的情况下, 所述的水溶聚合物的平均分子量 为 2000 ~ 300000, 水溶性聚合物的平均分子量在上述范围内, 水溶性聚合物具有较好的水 溶性。
根据本发明所述的激光加工方法, 在优选的情况下, 所述的水溶聚合物是聚乙二 醇和 / 或聚乙烯醇。所述聚乙二醇和聚乙烯醇具有良好的水溶性和成膜性, 同时他们还是 常见的化工原料, 易获取, 成本低。
根据本发明所述的激光加工方法, 在优选的情况下, 还包括将水溶性聚合物的水 溶液在 50 ~ 120℃温度下进行搅拌, 搅拌的速度为 60 ~ 200r/min。在这个温度范围内有 利于水溶性聚合物的溶解, 在此搅拌速度范围内能迅速搅拌均匀, 且能尽量少的产生气泡。 根据本发明所述的激光加工方法, 在优选的情况下, 还包括去除水溶性聚合物的 水溶液的气泡。去除气泡的方法可以是本领域技术人员所公知的各种技术, 本发明所用的 是离心机离心去除气泡的方法或者是加入消泡剂抑制气泡的产生。
根据本发明所述的激光加工方法, 在优选的情况下, 所述烘烤的温度为 65 ~ 70℃, 烘烤的时间为 15 ~ 40min。在此时间范围内水溶性聚合物能迅速成膜, 若时间太短, 溶液还未成膜, 时间太长的话很浪费时间和能量。
根据本发明所述的激光加工方法, 在优选的情况下, 本发明所述的对含有水溶性 保护膜的工件进行激光加工是采用激光打孔机对涂覆有保护膜的工件根据要求进行激光 加工, 本发明实施例是对工件进行微孔加工, 得到由多个通孔排列形成的图案。 本发明实施 例的微孔加工的孔直径为 0.007-0.35 毫米, 孔间距为 0.1-0.79 毫米。激光打孔的功率为 20 瓦, 速度为 300 毫米 / 秒, 频率为 20 赫兹。
根据本发明所述的激光加工方法, 在优选的情况下, 本发明所述的在所述的激光 加工后去除激光加工表面的水溶性保护膜的方法为将激光加工完的工件放入去离子水中 超声清洗 10-20 分钟, 然后放入烤箱中, 在 60-70℃的温度下烘干。
下面将通过实施例对本发明作进一步的描述。
实施例 1
1、 水溶性聚合物的水溶液的制备及水溶性保护膜的制备
将聚乙二醇 ( 分子式为 HOCH2(CH2O CH2)N CH2OH, 平均分子量为 4000)1000g/L, 在 50℃的温度下磁力搅拌 30 分钟, 转速为 100r/min, 然后放入离心机离心 10min 以脱去溶液 中的气泡得到水溶性聚合物的水溶液。
用湿淋的方式将水溶性聚合物的水溶液涂覆在 0.7 毫米的铝合金 ( 型号为 5052) 的表面上 ; 放入烤箱中, 在 70 ℃的温度下烘烤 15 分钟, 最终在铝合金表面上形成厚度为 0.05mm 的水溶性表面保护膜。
2、 电子产品外壳的激光加工
采用激光打孔机 ( 华工激光生产的型号为 LSF20 激光打孔机 ) 对步骤 1 中得到的 含有保护膜的铝合金进行微孔加工, 得到由多个通孔排列形成的矩形图案。所述通孔的孔 直径为 0.35 毫米, 孔间距为 0.79 毫米。激光打孔的功率为 20 瓦, 速度为 300 毫米 / 秒, 频 率为 20 赫兹。
3、 水溶性表面保护膜的去除
将激光加工后的铝合金放入去离子水中超声清洗 10 分钟, 放入烤箱中, 在 65℃的 温度下烘干。如附图 1 和图 3 所示, 涂覆水溶性表面保护膜的激光微孔边缘平整, 且表面无 氧化层, 手感光滑。
实施例 2
1、 水溶性聚合物的水溶液的制备及水溶性保护膜的制备
将 55g/L 的聚乙烯醇, 平均分子量为 25000, 在 95℃的温度下搅拌 35 分钟溶解, 搅 拌的速度为 95r/min, 然后放入离心机中离心 15 分钟脱去溶液中气泡得到水溶性聚合物的 水溶液。
用喷涂的方式将水溶性聚合物的水溶液涂覆在厚度为 0.6 毫米铝合金 ( 型号 : 5052) 表面上, 放入烤箱中, 在 65℃的温度下烘烤 15 分钟, 最终形成厚度为 0.01 微米的水 溶性表面保护膜。
2、 电子产品外壳的激光加工
采用激光打孔机 ( 华工激光生产的型号为 LSF20 的激光打孔机 ) 进行步骤 1 处 理后的铝合金基材进行微孔加工得到由多个通孔排列形成的图案, 所述通孔的孔直径为 0.007 毫米, 孔间距为 0.1 毫米。激光打孔的功率为 20 瓦, 速度为 300 毫米 / 秒, 频率为 20 赫兹。
3、 水溶性表面保护膜的去除
将激光加工后的铝合金放入去离子水中超声清洗 10 分钟, 放入烤箱中, 在 65℃的 温度下烘干。涂覆水溶性表面保护膜的激光微孔边缘平整, 且表面无氧化层, 手感光滑。
实施例 3
1、 水溶性聚合物的水溶液的制备及水溶性保护膜的制备
将 60g/L 的聚乙烯醇, 平均分子量为 78000, 在 95℃的温度下搅拌 35 分钟溶解, 转 速为 200r/min, 加入消泡剂 0.05%的辛醇, 当聚乙烯醇溶液中含有消泡剂时, 消泡剂颗粒 会破坏气泡的弹性膜, 抑制泡沫的产生, 继续搅拌 10 分钟, 脱去溶液中气泡得到水溶性聚 合物的水溶液。
用喷涂的方式将水溶性聚合物的水溶液涂覆在厚度为 0.6 毫米铝合金 ( 型号为 5052) 的表面上, 放入烤箱中, 在 70℃的温度下烘烤 20 分钟, 最终形成厚度为 0.001 毫米的 水溶性表面保护膜。
2、 电子产品外壳的激光加工
采用激光打孔机 ( 华工激光生产的型号为 LSF20 的激光打孔机 ) 对步骤 1 中得到 的含有保护膜的铝合金基材进行微孔加工得到由多个通孔排列形成的图案, 所述通孔的孔 直径为 0.007 毫米, 孔间距为 0.1 毫米。激光打孔的功率为 20 瓦, 速度为 300 毫米 / 秒, 频 率为 20 赫兹。
3、 水溶性表面保护膜的去除将激光加工后的铝合金放入去离子水中超声清洗 12 分钟, 放入烤箱中, 在 68℃的 温度下烘干。涂覆水溶性表面保护膜的激光微孔边缘平整, 且表面无氧化层, 手感光滑。
对比例 1
1、 电子产品外壳的激光加工
采用激光打孔机 ( 华工激光生产的型号为 LSF20 激光打孔机 ) 对厚度为 0.7 毫米 的铝合金 ( 型号 : 5052) 进行微孔加工, 得到由多个通孔排列形成的矩形图案。所述通孔的 孔直径为 0.35 毫米, 孔间距为 0.79 毫米。激光打孔的功率为 20 瓦, 速度为 300 毫米 / 秒, 频率为 20 赫兹。
2、 合金表面残渣的去除
将激光加工完的工件放入去离子水中超声清洗 10 分钟, 放入烤箱中, 在 65℃的温 度下烘干。如附图 2 和图 4 所示, 激光微孔的边界模糊, 且表面有可视的氧化层, 手感有毛 疵。
测试方法
金相照片 : 用 ZEISS 金相显微镜 ( 型号 : Axio Imager.Alm) 拍摄的, 放大倍数分别 为 50 倍和 200 倍, 图 1 和图 2 的放大倍数为 50, 图 3 和图 4 的放大倍数为 200。