采用期望的色彩對金屬表面激光標記的方法
【專利摘要】一種采用期望的色彩對金屬表面(5)進行激光標記的方法，所述方法包括使用具有第一脈沖能量密度(43)的第一激光束(42)在金屬表面(5)上形成至少一個第一圖案(41)，使用具有第二脈沖能量密度(53)的第二激光束(52)在金屬表面上形成至少一個第二圖案(51)，其特征在于使得第二圖案(51)覆蓋第一圖案(41)，將第一脈沖能量密度(43)設(shè)為第二脈沖能量密度(53)的至少五倍，通過第一脈沖能量密度(43)、第二脈沖能量密度(53)和第一和第二圖案(41，51)中的點間距(48)形成色彩，以及選擇第一和第二脈沖能量密度(43，53)和點間距(48)以形成所期望的色彩。
【專利說明】采用期望的色彩對金屬表面激光標記的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用期望的色彩對金屬表面激光標記的方法。本發(fā)明特別適用于未經(jīng)陽極化處理過的金屬表面的色彩標記，而不需要使用染料、油墨或其他化學物質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在使用染料、油墨及其他化學物質(zhì)對商業(yè)、消費業(yè)和工業(yè)用品進行色彩標記時，非常依賴供應(yīng)鏈、物流以及環(huán)境等因素。因此能夠不再使用染料、油墨和其他化學物質(zhì)地進行色彩標記的工藝將帶來顯著優(yōu)勢。
[0003]激光色彩標記已經(jīng)應(yīng)用于包括金屬在內(nèi)的很多材料上，一旦找到可完美匹配的特定材料，激光標記工藝通常是可靠的、可重復的、經(jīng)得起檢驗進而保證高輸出量高產(chǎn)率的生產(chǎn)。一個例子是陽極化鋁的色彩標記，陽極化鋁是一種由于重量輕、強度高、易于成型、以及具有耐用的表面光潔度而被廣泛應(yīng)用的材料。陽極化的表面大體上染有彩色的染料。然而也可以不使用染料、油墨和其他化學物質(zhì)地對陽極化鋁進行激光標記。無論是在陽極化區(qū)域中，還是在形成陽極化區(qū)域的氧化層與鋁層之間的分界區(qū)域中，激光能直接地使用從而形成各種各樣的色彩。類似的標記方法也可以用在其他如鈦、鋅、鎂、鈮和鉭經(jīng)過極化處理后的金屬表面。
[0004]金屬銅不方便做陽極化處理。依賴氧化層的激光標記因此在銅以及諸如黃銅和青銅的合金中難以或者無法進行。激光標記已經(jīng)通過對銅及其合金進行激光燒蝕實現(xiàn)進而形成諸如白色、黑色、棕色及黃色的色彩，然而除了通過染料、油墨或化學物質(zhì)與激光標記的結(jié)合，還無法生產(chǎn)出諸如粉色、藍色、橘黃色、紫色、淺棕色、灰色和橙色等色彩。
[0005]因此需要一種采用期望的色彩對金屬表面激光標記的方法，所述方法避免了上述存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例，本發(fā)明提供一種采用期望的色彩對金屬表面激光標記的方法，所述方法包括:使用具有第一脈沖能量密度的第一激光束在金屬表面上形成至少一個第一圖案；使用具有第二脈沖能量密度的第二激光束在金屬表面上形成至少一個第二圖案；其特征在于:使第二圖案覆蓋第一圖案；第一脈沖能量密度設(shè)為第二脈沖能量密度的至少五倍；通過第一、第二脈沖能量密度以及第一圖案和第二圖案中的點間距形成色彩；并通過選擇第一、第二脈沖能量密度和點間距以形成所期望的色彩。
[0007]本方法所具有的的特別吸引力在于，能夠在金屬表面上產(chǎn)生之前通過激光標記無法產(chǎn)生的色彩。優(yōu)選地，新的色彩是粉色、藍色、橘黃色、紫色、淺棕色、灰色和橙色。如果需要，本發(fā)明所述的方法也可以用于產(chǎn)生諸如白色、黃色、棕色或黑色的色彩以及通過已知的用于標記金屬表面的激光標記方法所實現(xiàn)的色彩。
[0008]第一脈沖能量密度可選擇成使得第一激光束熔化金屬表面。
[0009]所述金屬表面可以是合金的表面。所述合金可以包含銅。所述合金可以選自錫青銅合金、磷青銅合金、招青銅合金、黃銅合金、炮銅合金、含鉛炮銅合金、鎳炮銅合金、銅-鎳合金、鎳銀合金和鈹銅合金。
[0010]所述金屬表面可以被陽極化處理過或未被陽極化處理過。
[0011]第一激光束通過脈輻為特征。所述脈輻可以小于10微秒。所述脈輻可以大于100皮秒。大于100皮秒的脈輻有助于保證第一激光束熔化金屬表面，而不僅僅是燒蝕其表面。
[0012]所述第一激光束可具有大于Ikw的峰值功率。
[0013]所述第二激光束可具有大于IOOw的峰值功率。
[0014]所述方法可包括不止一次地形成第一圖案和第二圖案至少其中之一的步驟。
[0015]本發(fā)明的方法可包括形成至少一個第三圖案。所述方法可包括使用具有第三脈沖能量密度的第三激光束在金屬表面上形成第三圖案的步驟。所述第三脈沖能量密度可小于第二脈沖能量密度。
[0016]第一和第二圖案可分別以第一點間距和第二點間距、以及第一線間距和第二線間距為特征。所述第一線間距可比第二線間距大。
[0017]至少第一、第二圖案中的一個可包含陰影線。
[0018]可替代地或附加地，至少第一、第二圖案中的一個包含螺旋線。
[0019]期望的色彩可為粉色、藍色、橘黃色、紫色、淺棕色、灰色或橙色。
[0020]所述第一和第二圖案可以第一軸線和第二軸線為特征。所述第一軸線可沿著與第二軸線不同的方向。所述第一軸線可從第二軸線旋轉(zhuǎn)15°與75°之間的角度。將這些軸線旋轉(zhuǎn)可以有助于防止在第一圖案與第二圖案之間形成混淆，且因而可以提供更為連貫一致的標記。
[0021]本發(fā)明還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的方法標記的成品。所述成品的例子有:房屋、機器或辦公用的標牌或銘牌，門牌號，包含手鏈在內(nèi)的用于醫(yī)療中的飾物，硬幣，以及用于船舶、快艇及游船的金屬加工。所述成品可由銅或銅類合金制成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的實施例將通過示例并結(jié)合附圖做逐一介紹，其中:
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置；
[0024]圖2示出了 一個脈沖激光波形；
[0025]圖3示出了已聚焦到表面上的激光束；
[0026]圖4不出了經(jīng)由第一圖案標記的金屬表面；
[0027]圖5示出了經(jīng)由覆蓋第一圖案的第二圖案所標記的金屬表面；
[0028]圖6示出了經(jīng)由覆蓋第二圖案的第三圖案所標記的金屬表面；
[0029]圖7示出了以第一點間距和第一線間距為特征的第一圖案；
[0030]圖8示出了以第二點間距和第二線間距為特征的第二圖案；
[0031]圖9示出了以點間距和線間距為特征的螺旋線。
【具體實施方式】
[0032]圖1示出了一個基于激光器的工作站10，其包括至少一個激光器1，掃描裝置2以及物鏡3。掃描裝置2相對于金屬表面5移動激光束4。掃描裝置2可以是例如圖1所示的振鏡掃描頭的掃描儀?？商娲鼗蚋郊拥兀瑨呙柩b置2還可以是能移動的二維或三維平移臺，或是機器臂。在圖1中，激光束4經(jīng)由光纜6、輸入準直器7以及掃描裝置2被傳輸?shù)綊呙柩b置2中。輸入準直器7對激光束4進行放大并校準，然后經(jīng)由入射孔8輸送到掃描裝置2中。激光束4由此通過物鏡3聚焦到金屬表面5上形成標記11。
[0033]激光器I可以是光纖激光器、固態(tài)棒狀激光器、固態(tài)盤狀激光器、或是諸如二氧化碳激光器的氣體激光器。為了標記應(yīng)用，激光器I優(yōu)選脈沖激光器。
[0034]如圖2所示的，所述脈沖激光器發(fā)出一系列脈沖21，所述脈沖21以峰值功率22、平均功率23、脈沖波形24、脈沖能量25、脈輻26以及脈沖周期FK27為特征。
[0035]圖3不出了通過將激光束4聚焦在金屬表面5上形成的光斑31。光強32是激光束4每單位區(qū)域內(nèi)的能量。光強32沿光斑31的直徑方向由峰值光強39變化至I / e2處的光強33并且變化到O。光斑31的直徑通常采用I / e2直徑34，既光強32在峰值光強39的兩側(cè)下降至I / e2光強33時所包含的直徑。光斑31的區(qū)域35通常是采用在I / e2處的直徑34內(nèi)的光斑31的橫截面區(qū)域。圖3示出了光強32以高斯曲線或鐘形曲線變化。光強32還可具有其他的曲線輪廓，包括在激光波束直徑內(nèi)大體上均勻的頂帽形曲線輪廓。這種曲線輪廓將更高效地產(chǎn)生色彩標記。
[0036]脈沖能量密度36定義為脈沖21每單位區(qū)域內(nèi)的能量。脈沖能量密度通常以J /cm2測量，對激光標記而言脈沖能量密度是一個很重要的參數(shù)，因為通常情況下只有當脈沖能量密度36超過材料的激光破壞閾值時才會形成標記。
[0037]采用期望的色彩對金屬表面5進行激光標記的方法結(jié)合圖4示出。所述方法包含使用具有第一脈沖能量密度43的第一激光束42在金屬表面5上形成至少一個第一圖案41，然后如圖5所示使用具有第二脈沖能量密度53的第二激光束52在金屬表面5上形成至少一個第二圖案51。第二圖案51覆蓋第一圖案41。第一脈沖能量密度43設(shè)為第二脈沖能量密度53的至少五倍。標記56的顏色由第一脈沖能量密度43與第二脈沖能量密度53、以及第一圖案41和第二圖案51中的點間距48決定。所述方法包括通過選擇第一脈沖能量密度43和第二脈沖能量密度53以及點間距48進而形成所需色彩的步驟。關(guān)于“點間距”，是指相鄰斑點中心之間的距離。所述點間距48可以是均勻一致的，或可以變化。點間距48在不同方向上可以是相同的。點間距48在不同方向上可以是不同的。點間距48在第一圖案41和第二圖案51中可以是相同的，或可以是不同的。
[0038]在圖4和圖5中示出的激光器I可以是相同的激光器或不同的激光器。通常優(yōu)選使用相同的激光器，同時通過調(diào)整激光器I的峰值功率22，將第二脈沖能量密度53調(diào)整至與第一脈沖能量密度43不同?？商娲鼗蚋郊拥?，第二激光束52可以是散焦的，或者可使用具有不同焦距的物鏡3。
[0039]第一脈沖能量密度可被選擇為使第一激光束42熔化金屬表面5。
[0040]所述金屬表面5可以是合金的表面。所述合金可以包含銅。所述合金可以選自錫青銅合金、磷青銅合金、招青銅合金、黃銅合金、炮銅合金、含鉛炮銅合金、鎳炮銅合金、銅-鎳合金、鎳銀合金和鈹銅合金。
[0041]第一脈沖能量密度43可以大于5J / cm2。更優(yōu)選的，第一脈沖能量密度大于IOJ /cm2。為了得到某些特定的色彩并提高處理速度，第一脈沖能量密度更優(yōu)選為大于40J /cm2。當標記銅類合金時這些都是有用的數(shù)值范圍。[0042]第二脈沖能量密度53可被設(shè)置為除非金屬表面3已經(jīng)被第一激光束42處理過，否則第二脈沖能量密度不能熔化金屬表面3。
[0043]第二脈沖能量密度53被設(shè)置為可以使第一圖案41被燒蝕或紋理化。
[0044]第二脈沖能量密度53可以小于5J / cm2。更優(yōu)選的，第二脈沖能量密度小于3J /cm2，對于某些特定的色彩，第二脈沖能量密度更優(yōu)選為大約小于1.5J / cm2。
[0045]在不縮小本發(fā)明的保護范圍的前提下，目前認為第一激光束42熔化合金的金屬表面5。所述合金隨后會重新固化并(至少部分地)分離成它的組分部分，或是形成層，或是形成分層表面。第二激光束52隨后會燒蝕所述這些層或分離層進而顯現(xiàn)不同的色彩。例如，通常黃銅合金內(nèi)以銅和鋅作為其主要組成成分，但也可包含鋁、錫、鉛、鐵以及諸如硅的其他元素。當被熔化后，合金會重新固化，但這樣做并不能再深度方向上做到均勻一致。通過第二激光束52的進一步激光處理現(xiàn)在可通過比第一脈沖能量密度43小的第二脈沖能量密度53實現(xiàn)以燒蝕或紋理化金屬表面。這第二步的加工產(chǎn)生出了意想不到并令人吃驚的新的色彩，這些色彩到目前為止還沒有在銅類合金中獲得過。
[0046]金屬表面5可以沒有被陽極化處理過。
[0047]第一激光束42可以脈輻26為特征。所述脈輻26可以小于10微秒。所述脈輻可以大于100皮秒。從100皮秒到10微秒的脈福范圍可以與能夠熔化金屬表面5的足夠脈輻數(shù)值相對應(yīng)。當采用例如10微秒或100皮秒的脈輻時，金屬表面5會被燒蝕但并不被加熱。如此隨后便不會使金屬合金的構(gòu)成部分發(fā)生分離，并且因而第二激光束52也就不會產(chǎn)生本發(fā)明所述的別具特色的色彩。
[0048]第二激光束52的特征可與第一激光束42的特征不同。特別的，由于第二激光束52不需要熔化金屬表面5，所以激光器I可以是飛秒級或是皮秒級的激光器。由此激光器I可以是用來形成第一圖案41的脈沖式二氧化碳激光器，并且激光器I也可是用來形成第二圖案51的飛秒級或是皮秒級的固態(tài)激光器，或者是飛秒級或是皮秒級的光纖激光器。
[0049]第二激光束52可以脈輻26為特征。所述脈輻26可以小于10微秒。所述脈輻26可以在100飛秒至10微秒的范圍之間。脈輻26也可以在I皮秒至100納秒的范圍之間。
[0050]第一激光束42可以具有大于Ikw的峰值功率。
[0051]第二激光束52可以具有大于IOOw的峰值功率。
[0052]所述方法可以包含不止一次地形成第一圖案41和第二圖案51至少其中之一的步驟。
[0053]如附圖6所描述的，本發(fā)明的所述方法可以包括形成至少一個第三圖案61。所述方法可以包括使用具有第三脈沖能量密度63的第三激光束62在金屬表面3上形成第三圖案61的步驟。所述第三脈沖能量密度63可以小于第二脈沖能量密度53。第三圖案61可以覆蓋第一圖案41和第二圖案51。第三圖案61具有第三線間距65和第三點間距66。
[0054]如附圖7和8所描述的，第一圖案41和第二圖案51分別以第一點間距71和第二點間距81、以及第一線間距72和第二線間距82為特征。所述第一線間距72可以比第二線間距82大。如附圖7和8所述的第一圖案71和第二圖案81已知為陰影線，并且第一線間距72和第二線間距82有時已知為陰影線間距?？商娲鼗蚋郊拥?，至少第一圖案和第二圖案中的其中一個可具有如圖9所示的螺旋線93。螺旋線93可以包括點間距91和線間距92。為方便起見，各點間距71、81、91和線間距72、82、92以未重疊方式顯示。臨近的斑點可以為了獲得統(tǒng)一的色彩而互相重疊，也可以互相分開。
[0055]著色的標記可以擁有不同于白色、黃色、棕色或黑色的色彩。通過這些加工操作，在黃銅或其他銅類合金表面就可以被粉色、藍色、橘黃色、紫色、淺棕色、灰色或橙色等色彩標記。這些顏色到目前為止還不能夠在不使用顏料、油墨或其他化學物質(zhì)的情況下通過在銅或銅類合金上進行激光標記而產(chǎn)生。如果需要，可產(chǎn)生諸如白色、黃色、棕色或黑色的色彩，這些色彩是通過已知的用于標記金屬表面的激光標記方法實現(xiàn)的色彩。
[0056]所述第一圖案41和第二圖案51可分別以如附圖7、8所示出的第一軸線75和第二軸線85為特征。所述第一軸線75可與第二軸線85的方向不同。所述第一對稱軸線75可從第二軸線85旋轉(zhuǎn)15°與75°之間的角度86。將這些軸線旋轉(zhuǎn)有助于防止在第一圖案41與第二圖案51之間形成混淆，并且因而可以提供更為連貫一致的標記。
[0057]第一圖案41和第二圖案51可以是均勻一致的，或者可以通過改變第一脈沖能量密度43與第二脈沖能量密度53、以及第一點間距71和第二點間距81、或者第一線間距72和第二線間距82而變化，所述變化可以是逐步的或是分層次的。以這種方式，根據(jù)本申請的方法，具有單一色彩或各種色彩的字母、數(shù)字、標志、圖片或藝術(shù)品能在金屬表面3上形成。
[0058]第一圖案41、第二圖案51以及第三圖案61可以在存在輔助氣體的情況下形成(圖中未示出)。所述輔助氣體可以是氮氣或氬氣，或者可以是氧氣或富氧氣體。所述輔助氣體可以形成額外色彩。
[0059]為了提高耐風化能力，金屬表面5可在被標記之后涂覆。合適的涂覆劑包括清漆。
[0060]實施例
[0061]在附圖4、5中所述的激光器I是由英國南安普頓的SPI Lasers UK Ltd生產(chǎn)的、型號為G4HS-L的風冷式脈沖20w激光器。所述掃描裝置2是由德國Wessling的RaylaseGmbH生產(chǎn)的型號為SuperScan II的振鏡掃描頭(也稱為掃描儀)。物鏡3是焦距f-theta為163mm的物鏡。第一激光束42和第二激光束52經(jīng)由75mm擴束準直器(BEC) 7從激光器I傳輸?shù)綊呙柩b置2中，所述擴束準直器7可以使激光束在掃描頭入口 8處具有8_(1 /e2)的公稱直徑。這使得在掃描儀物鏡3的聚焦面處產(chǎn)生50+ / -5.0 μ m的激光束腰直徑34。在工作站的常規(guī)操作中，目標金屬表面5被放置在或接近聚焦平面的位置。
[0062]激光器I能夠產(chǎn)生在納秒范圍內(nèi)(大約5_50ns之間)的脈沖，并以一系列平均輸出功率、激光脈沖頻率和時域脈沖波形(該種類型的激光的波形)。由此就可以精確控制脈沖能量25和脈沖峰值功率22。掃描裝置2可以將第一激光束42和第二激光束52定位在正方形工作區(qū)域內(nèi)，同時可以以高達6m / s的速度(此時使用具有特定焦距的掃描物鏡)在點與點之間快速移動第一和第二激光束。掃描速度可以被精確控制，因此當在一已知的脈沖周期頻率下操作激光器I時，可以計算單位移動長度上的激光脈沖的數(shù)量。如附圖7、8所示的，通過掃描一系列以預定距離間隔排列的平行線，對二維空間的區(qū)域進行加工。
[0063]金屬表面5是CZ108等級的黃銅樣本的頂層表面。樣本材料的頂層表面5在掃描物鏡3的束腰處垂直于透鏡光軸定位。第一激光束42以預設(shè)的掃描速度、激光脈沖周期頻率、時域波形、第一脈沖能量密度43、平均輸出功率23和第一線間距72 (稱為陰影線間距)共同作用，在金屬表面5上掃描一次或一次以上。掃描速度和激光脈沖周期頻率27結(jié)合以給出第一點間距71 (通過測量臨近點的中心距離獲得)。然后第二激光束52以預設(shè)的掃描速度、激光脈沖周期頻率、時域波形、第二脈沖能量密度53、平均輸出功率23和第二線間距82共同作用，在金屬表面5上掃描一次或一次以上。掃描速度和激光脈沖周期頻率27結(jié)合以給出第二點間距81 (同樣通過測量臨近點的中心距離獲得)。通過改變第一脈沖能量密度43和第二脈沖能量密度53，以及改變第一線間距72和第二線間距82以及第一點間距71和第二點間距81，能夠在金屬表面5上形成一系列色彩標記，其中的很多色彩標記是之前在使用顏料、油墨和其他化學材料的情況下從未被生產(chǎn)出來。
[0064]包括色彩陰影在內(nèi)的更多的色彩，可以通過第三激光束62以預設(shè)的掃描速度、激光脈沖周期頻率27、時域波形24、第三脈沖能量密度53、平均輸出功率23和第三線間距65共同作用，在金屬表面5上掃描一次或一次以上獲得。
[0065]通過改變上述參數(shù)，就能夠生產(chǎn)出具有白色、黑色、黃色及棕色還有諸如粉色、藍色、橘黃色、紫色、淺棕色、灰色及橙色色彩的標記。而對于黃銅的激光標記而言，上述顏色中后面的一組是在之前的生產(chǎn)中所沒有出現(xiàn)過的新色彩。
[0066]選擇第一脈沖能量密度43以使其可以熔化金屬表面5。優(yōu)選的，第一脈沖能量密度43大于IOJ / cm2。在本實施例中使用的第一脈沖能量密度處于12J / cm2至45J / cm2的范圍內(nèi)。但是當使用一個更高功率的激光器時，第一脈沖能量密度43可以選擇為更高的數(shù)值。取決于所期望的色彩，第一點間距71在0.8微米-50微米的范圍內(nèi)。第一線間距72在10微米+75微米的范圍內(nèi)。激光束的束腰直徑34大約是50微米。如果使用一個更高功率的激光源，將會獲得一個更大的激光束腰直徑34，以及相應(yīng)更大的第一點間距71和第一線間距72。
[0067]第二脈沖能量密度53選擇為大約IJ / cm2，第二點間距81選擇為大約20微米，且第二線間距82選擇為大約5微米。這些數(shù)值只是用在本實施例中，且并非意在限定。并且將取決于具體材料、期望色彩、激光器及所使用的激光聚焦而變化。更普遍地，第二脈沖能量密度53應(yīng)該最多為第一脈沖能量密度43的五分之一。更優(yōu)選的，第二脈沖能量密度53應(yīng)該為第一脈沖能量密度43的十四分之一到三十六分之一之間。第二脈沖能量密度53應(yīng)優(yōu)選為比在通過第一激光束42處理之前熔化金屬表面5所需要的能量密度更小。
[0068]第三脈沖能量密度63選擇為大約0.6J / cm2，第三點間距66選擇為大約8微米，且第三線間距65選擇為大約5微米。這些數(shù)值同樣并非意在限定，并且也將取決于具體材料、期望色彩、激光器及所使用的激光聚焦而變化。第三脈沖能量密度63優(yōu)選為比第二脈沖能量密度43更小，但也可以更大。第三脈沖能量密度63應(yīng)優(yōu)選為比在通過第一激光束42處理之前熔化金屬表面5所需要的能量密度更小。
[0069]通過一系列處理，本發(fā)明的方法可以在黃銅材料上產(chǎn)生多種色彩。不希望限定本發(fā)明的保護范圍，認為白色和黃色可通過熔化和/或拋光樣本表面、并且可以通過改變樣本的表面粗糙度而產(chǎn)生。表面的進一步粗糙化會引起光線的留滯效果，從而導致出現(xiàn)如黑色、棕色的更暗的色彩。其他諸如粉色、藍色、橘黃色、紫色、淺棕色、灰色及橙色等色彩可以通過使用第一激光束42將黃銅熔化至其分解成合金組成成分(主要是銅和鋅)的程度而產(chǎn)生。由于銅比鋅具有更高的熔化溫度和更高的密度，參考入射脈沖的參數(shù)可以采取許多處理機制。在材料經(jīng)過入射脈沖一次或多次的處理后，對于黃銅而言可達到使得鋅開始熔化而銅不熔化的局部溫度。在另一種情況下，銅和鋅都將被熔化，這時由于鋅具有較低的熔化溫度(因此保持更長時間的液相狀態(tài))與較輕的密度，因此鋅會上升到表面。在這種情況下，可使用通過第二激光束52和第三激光束62的進一步激光加工，以除去鋅層而將銅層暴露出來。進一步的，在以上說明的任意情況中，由于激光束的能量被吸收而使得溫度不斷提升，這些組成元素的一種或兩種可發(fā)生化學反應(yīng)。以這種方式可以在黃銅表面生產(chǎn)出一系列色彩。
[0070]類似的實驗也用在其他銅類合金的處理中。這些實驗也產(chǎn)生了令人意想不到的鮮艷多彩的標記色彩。
[0071]應(yīng)理解的是，配合所給出的附圖內(nèi)容而列舉的本發(fā)明的上述實施例只是較佳的實施例而已，并且可提供修改以及附加的步驟和要素以提高性能。附圖中所示的各要素并不局限用于該附圖中，也可以用于本發(fā)明的其他附圖及所有方面。本發(fā)明所提到的上述特征可以擴展為單獨存在或組合存在。
【權(quán)利要求】
1.一種采用期望的色彩對金屬表面激光標記的方法，所述方法包括: 使用具有第一脈沖能量密度的第一激光束在金屬表面上形成至少一個第一圖案； 使用具有第二脈沖能量密度的第二激光束在金屬表面上形成至少一個第二圖案； 其特征在于: 使得第二圖案覆蓋第一圖案； 將第一脈沖能量密度設(shè)為第二脈沖能量密度的至少五倍； 通過第一和第二脈沖能量密度以及第一圖案和第二圖案中的點間距形成色彩；以及 通過選擇第一和第二脈沖能量密度和點間距以形成所期望的色彩。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一脈沖能量密度選擇成使得第一激光束熔化金屬表面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述金屬表面是合金表面。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述合金包含銅。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述合金選自錫青銅合金、磷青銅合金、鋁青銅合金、黃銅合金、炮銅合金、含鉛的炮銅合金、鎳炮銅合金、銅-鎳合金、鎳銀合金和鈹銅合金。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述金屬表面是未經(jīng)陽極化處理過的金屬表面。
7.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一激光束具有一脈輻。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述脈輻小于10微秒。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述脈輻大于100皮秒。
10.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一激光束具有大于Ikw的峰值功率。
11.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二激光束具有大于1OOw的峰值功率。
12.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括不止一次地形成第一圖案和第二圖案至少其中之一的步驟。
13.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用具有第三脈沖能量密度的第三激光束在金屬表面上形成至少一個第三圖案的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第三脈沖能量密度小于第二脈沖能量密度。
15.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法,其特征在于,第一和第二圖案分別以第一點間距和第二點間距，以及第一線間距和第二線間距為特征。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一線間距比第二線間距大。
17.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，第一、第二圖案中的至少一個包含陰影線。
18.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，第一、第二圖案中的至少一個包含螺旋線。
19.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述期望的色彩為粉色、藍色、橘黃色、紫色、淺棕色、灰色或橙色。
20.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一、第二圖案以第一軸線和第二軸線為特征，且所述第一軸線與第二軸線的方向不同。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述第一軸線從第二軸線旋轉(zhuǎn)15°與75°之間的角度。
22.一種根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法標記的成品。
【文檔編號】B23K26/354GK103831534SQ201310738392
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月24日
【發(fā)明者】P·哈里森 申請人:Spi激光英國有限公司