专利名称：运用激光处理形成摩擦增强表面的方法
技术领域：
本发明涉及一种金属的激光处理工艺。
背景技术：
激光能够快速加热工件表面以调整表面性质。可以在待加热工件表面施 加一种具吸收性的涂层用以加速能量从激光到工件表面的转移。通过用激光 来快速加热表面，不必再使用传统的由气体或液体淬火的工序，因为(理解 有误)只有浅表层被加热。由于被激光加热的表层和工件剩余部分的急剧的 热量差，将会使工件实际上自动淬火。这与渗碳和感应加热有极大的区别， 在渗碳和感应加热中工件在一步操作中被加热，然后必须快速用气体或液体
进行淬火。激光辐射可以通过co2，激态原子，或Nd-YAG激光，二极管激光 生成，其中的一些激光能够达到大于106瓦特/厘米2的强度。
发明内容
本发明提供了一种形成磨擦增强的工件表面的方法。该方法包括将液体 结合一用来增强磨擦性质的预设材料以形成一浆液或溶液。该方法也包括将 浆液或溶液应用于工件表面的步骤。该方法也包括在实施以上步骤之后用激 光来使预设材料产生相变。预设材料的相变产生一化学反应使磨擦剂与工件 表面结合。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图1是本发明具体实施例的一简化的流程图； 图2是本发明具体实施例的激光处理的示意图。
具体实施例方式
本发明具体实施例的工艺过程如图1和图2所示。过程开始于步骤20。 在步骤22时，用于增强磨擦性质的预设材料14与液体结合而形成一浆液或 溶液16。 一般的，浆液是指将难溶性的材料混入液体中，溶液是指将可溶性 材料混入液体中。需说明的是，以下描述中仅涉及浆液，但本发明并不限于 浆液。预设材料14可选用硫，氯或磷的某种形态。例如，预设材料14可以 是磷酸铁，磷酸锰，硫粉末，氯化铁，二氯三十二烷二氯化硒(dichlor dicetyl selenium dichloride)，或十八烷基氯。液体可选自与工件12的表面10和 预设材料14在溶化步骤中具有低反应性的液体，这将在下面步骤中详述。当 预设材料不溶于该液体时，该液体可以是有机溶剂或含水物结合接合剂。在 本发明的具体实施例中，该接合剂是聚乙烯醇。在另一具体实施例中，该接 合剂可以是虫漆或低熔点的蜡。
在步骤24中，浆液16应用于工件12的表面10。可应用一定量的浆液 16以确保足够量的预设材料14覆盖该表面。例如，应用浆液16使0. 9毫克 的预设材料14施于每平方厘米的表面10之上是很理想的。浆液16可以任何 适合的方式应用，例如刷涂，丝网印刷，浸渍，喷涂，或喷墨打印。
工件12可用钢材形成。在步骤24之前，本工艺也可包括确保该工件具 有预定表面结构的步骤，例如通过碾磨，抛光，磨光。 在步骤26中，至少一部分的水的或掺杂介质从浆液16中去处。在本发明的 具体实施例中，工件12可位于对流炉中且浆液16可至少被部分干燥。当所 有的掺杂介质从浆液16中去除，只留下预设材料14并且若当前交联剂能增 加表面10的磨擦性质时本发明可被实施。
在步骤28中，预设材料14在激光18作用下产生相变。该相变可以是 融化，或蒸发，或等离子化。该二极管激光18将光束30照射在预设材料14 上。该预设材料14润湿表面10且与表面10产生化学反应。作为该化学反应 的结果，在表面10上形成一摩擦层。磨擦学是研究在相对运动中相互作用表 面之间的磨擦，润滑，以及磨损的学科。磨擦学是与限制磨擦和磨损的零件 设计有关的工程科学的一个分支。在本发明的过程工艺实施之后，增强的摩 擦表面将使表面10在操作中相对于未经处理的零件经受更多受控的磨擦以及更少的磨损。激光18可以是行聚焦源例如二极管激光。该激光源18可优 选地扫过一大片区域。
本发明的方法可以减少或省去采用昂贵的且对环境具有危害的化学浴。 本发明的方法也可减少或省去在工件12的操作环境下，在润滑剂中添加高压 添加剂的必要性。高压添加剂也是高毒性的。本发明的方法可产生一稳定的
摩擦层且不需要后处理或抛光。该方法至步骤32结束。
明显的，根据本发明的上述具体实施方式
，本发明还可以做出各种变化， 即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与 修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。
权利要求
1、一种在工件上形成摩擦增强表面的方法，包括如下步骤将液体结合一用于增强磨擦性质的预设材料而形成一浆液或溶液；将浆液或溶液应用于工件表面；以及实施以上步骤之后用激光来使预设材料产生相变，以产生一化学反应使预设材料与工件表面结合。
2、 如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤选择一种形式的硫作为预设材料。
3、 如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤选择一种形式的氯作为预设材料。
4、 如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤 选择一种形式的磷作为预设材料。
5、 如权利要求l所述的方法，进一步包括如下步骤 在相变步骤之前，在工件表面减少一定量的所述浆液或所述溶液。
6、 如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤 在相变步骤中，选择与工件表面具有低反应性的液体。
7、 如权利要求6所述的方法，其中所述的选择步骤中进一步包括如下步选择聚乙烯醇以及一水介质以形成所述液体。
8、 如权利要求6所述的方法，进一步包括如下步骤在相变步骤之前，通过减少一定量的水介质以在工件表面减少一定量的 所述浆液或所述溶液。
9、 如权利要求l所述的方法，其中所述的相变步骤进一步定义如下 用激光将预设材料融化。
10、 如权利要求l所述的步骤，其中所述的相变步骤进一步定义如下 用激光将预设材料蒸发。
11、 如权利要求l所述的步骤，其中所述的相变步骤进一步定义如下-用激光将预设材料转变为等离子体。
12、 一种在工件上形成摩擦增强表面的方法，包括如下步骤 将液体结合一用于增强磨擦性质的预设材料以形成一浆液或溶液，该预 设材料选自磷酸铁，磷酸锰，硫粉末，氯化铁，二氯三十二烷二氯化硒(dichlor dicetyl selenium dichloride)，或十八烷基氯，该液体选自聚 乙烯醇、虫漆或低熔点的蜡；将浆液或溶液通过刷涂，丝网印刷，浸渍，喷涂，或喷墨打印应用于工 件表面；并且实施以上步骤之后用激光通过融化、蒸发或生成等离子体来使预设材料 产生相变，以产生一化学反应使磨擦剂与工件表面结合。
全文摘要
本发明提供了一种在工件(12)上形成摩擦增强表面的方法。该方法包括将液体结合一用来增强磨擦性质的预设材料(14)以形成一浆液(16)或溶液(16)的步骤。该方法包括施加浆液或溶液于工件表面(10)的步骤。该方法还包括在上述步骤之后应用一束(30)激光(18)使预设材料相变的步骤。通过使预设材料相变产生一化学反应以使磨擦剂与工件表面结合。
文档编号B05D1/02GK101426588SQ200780014191
公开日2009年5月6日 申请日期2007年4月25日 优先权日2006年4月26日
发明者杰弗里·尼尔·安斯沃思, 沃兰·B·莱恩托恩, 米格尔·阿塞韦多, 贾森·亨德朗 申请人:费德罗-莫格尔公司