[發明專利]一種基于飛秒激光燒蝕復合誘導制備標印的方法

有效

• 申請號: 201910145773.1
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109702354B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 王文君;孫小云;梅雪松;趙文振;潘愛飛;崔健磊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 賀建斌

一種基于飛秒激光燒蝕復合誘導制備標印的方法，采用鈦合金TC4或鎳基合金GH4169金屬片作為加工對象，搭建光路，飛秒激光器輸出光經過二軸掃描振鏡系統聚焦到剪式升降臺上，飛秒激光器和二軸掃描振鏡系統和電腦連接；利用電腦調節飛秒激光器輸出激光，激光波長為1030nm，脈寬為240fs，重復頻率為1?200kHz可調，最大單脈沖能量為200μJ；將鈦合金TC4或鎳基合金GH4169金屬片固定在剪式升降臺加工工位上，通過調節重復頻率、單脈沖能量、掃描速度和槽間距，獲得最優的激光燒蝕的初級標印基本參數和激光誘導的再次標印基本參數；本發明提高了飛秒激光標印的質量、效率和識別率，并且對鈦合金和鎳基合金都具有適應性。

技術領域

本發明屬于激光標印技術領域，特別涉及一種基于飛秒激光燒蝕復合誘導制備標印的方法。

背景技術

隨著信息技術的快速發展，產品信息的溯源越來越重要，而作為物聯網和電子商務的關鍵應用技術，標印圖案的使用極大地提高了信息處理的速度和工作效率。為了確保產品具有識讀性好的和不易損壞的標印，標印方法的選擇也顯得尤為重要。相比于普通商品包裝上的標印，金屬零件或構件上的標印具有更高的要求。激光加工由于其非接觸性、靈活性等特點已經廣泛應用到了各個領域。相對于傳統標印方法如機械打點、電解，激光標印均勻美觀、柔性好、細致，無污染，材料選擇沒有局限，且可以形成與產品同等壽命的標印。而連續激光、長脈沖激光和短脈沖激光的加工原理是材料通過相變去除的，所以加工部件容易產生裂紋和重鑄層，因此不適應于航空航天領域渦輪部件的加工。

標印質量的首要衡量條件是能夠被識別，但是隨著時間的推移，標印部分可能會被氧化和侵蝕，從而影響標印的可靠性和識別率。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于飛秒激光燒蝕復合誘導制備標印的方法，提高了激光標印的質量、效率和識別率，并且對鈦合金和鎳基合金都具有適應性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于飛秒激光燒蝕復合誘導制備標印的方法，包括以下步驟：

1)采用鈦合金TC4或鎳基合金GH4169金屬片作為加工對象；

2)搭建光路，飛秒激光器1輸出光經過二軸掃描振鏡系統2聚焦到剪式升降臺3上，所述的飛秒激光器1、二軸掃描振鏡系統2和電腦連接；

3)利用電腦調節飛秒激光器1輸出激光，激光波長為1030nm，脈寬為240fs，重復頻率為1-200kHz可調，最大單脈沖能量為200μJ；

4)將鈦合金TC4或鎳基合金GH4169金屬片固定在剪式升降臺3加工工位上，通過激光掃槽方式制備標印單元，調節激光重復頻率、單脈沖能量、掃描速度和槽間距，獲得激光燒蝕的初級標印的最優基本參數：重復頻率50kHz，單脈沖能量150μJ，掃描速度60-80mm/s，槽間距10-15μm；

5)在初級標印的基礎上采取再次激光誘導抗反射微納米結構的方式，調節激光功率、掃描速度和槽間距，獲得最優的激光誘導標印的基本參數：激光功率650-850mW；掃描速度30-50mm/s；槽間距：5-10μm。

所述的鈦合金TC4材料的組成為Ti-6Al-4V，含鈦(Ti)余量，鐵(Fe)≤0.30，碳(C)≤0.10，氮(N)≤0.05，氫(H)≤0.015，氧(O)≤0.20，鋁(Al)5.5～6.8，釩(V)3.5～4.5。

所述的鎳基合金GH4169材料組成為鎳(Ni)≤56.02，鐵(Fe)≤20.55，鉻(Cr)≤20.22，鈮(Nb)≤3.21。

本發明的有益效果：