专利名称：一种在金属工件表面标刻图案的方法
技术领域：
本发明是关于一种在金属工件表面标刻图案的方法。
背景技术：
金属表面的图案加工方法主要有电化学蚀刻、化学蚀刻、冲压、电火花加工、激光雕刻。然而，这些方法在实际应用中均存在缺点。例如，电化学蚀刻和化学蚀刻的缺点是前处理工艺复杂，需要进行制作画稿、制作底片、曝光以及显影等工序，并且很难得到整齐、干净的加工边缘，随着工件加工厚度的增加，加工公差增大导致加工精度下降。冲压的缺点是该方法对材料本身的性质产生影响。例如，冲压虽然可用来加工不同厚度的部件，但需要高吨位的压力挤压金属才能形成较薄区域，这会使金属的这些区域变得更硬，出现一种所谓的加工硬化效应，当金属材料比较薄的时候，冲压背面还会出现背痕。因此，该种方法加工得到的部件在不同厚度的区域产生不同特质。电火花加工和激光雕刻的缺点是在蚀刻深度增加的情况(以下将这种情况简称为"深标")下会在工件边缘产生相当宽度的热影响区域，也会出现背痕现象。
因此，人们试图通过将不同的加工方法结合起来以提高深标图案的加工
效率和精度。例如，CN 1652027A公开了一种高尔夫球杆头表面蚀刻方法，该方法包括将工件表面涂布遮罩层；利用激光光束照射遮罩层，以形成具有预定纹路的裸露窗口 (激光对金属不产生影响)；然后化学蚀刻裸露窗口的金属表面以蚀刻出预定的纹路；最后清除遮罩层。然而该方法与化学蚀刻一样，随着蚀刻深度的增加，加工公差增大导致加工精度下降。本发明的t〗的是为了克服现有的在金属表面进行深度标刻时存在加工精度差、容易出现背痕的缺陷，提供一种加工精度高并且不会产生背痕的在金属表面进行深度标刻的方法。
本发明人对现有的在金属表面进行深度标刻的方法进行了细致的研究，发现在化学蚀刻中，随着加工深度的增加，加工精度随之下降；本发明人发现利用激光雕刻根据所需图案将金属工件表面的绝缘物涂层部分地去除掉的同时，将金属工件表面的裸露部分雕刻出具有一定深度的刻纹之后，再进行蚀刻能够显著的提高加工精度，同时还避免了由于激光雕刻在深标时存在的背痕的现象。
本发明提供了一种在金属工件表面标刻图案的方法，其中，该方法包括在金属工件表面涂布耐腐蚀绝缘物涂层；之后根据所要形成的图案，利用激光雕刻将所述金属工件表面的绝缘物涂层部分地去除掉，使金属工件表面部分地裸露并且将金属工件表面的裸露部分雕刻出深度为10-400微米的刻纹；之后对雕刻出刻纹的裸露部分进行蚀刻；蚀刻后除去工件表面的绝缘物，得到具有标刻图案的工件。
本发明提供的在金属工件表面标刻图案的方法显著的提高了加工精度，并且避免了深标时的背痕的现象。
图1为带有标刻图案的金属工件的正视图2为带有标刻图案的金属工件的立体透视图;
图3为待加工工件的截面示意图4为待加工工件涂布绝缘层后的截面示意图;
图5为激光雕刻后的工件截面示意4图6为化学蚀刻后的工件截面示意图；图7为除去绝缘层后的工件截面示意图。附图标记说明1—工件
2 —涂层
3 —刻纹4一标刻图案
具体实施例方式
本发明提供了一种在金属工件表面标刻图案的方法，其中，该方法包括在金属工件表面涂布耐腐蚀绝缘物涂层；之后根据所要形成的图案，利用激光雕刻将所述金属工件表面的绝缘物涂层部分地去除掉，使金属工件表面部分地裸露并且将金属工件表面的裸露部分雕刻出深度为10-400微米的刻纹；之后对雕刻出刻纹的裸露部分进行蚀刻；蚀刻后除去工件表面的绝缘物，得到具有标刻图案的工件。
根据本发明，通过激光雕刻在金属工件表面雕刻出深度为10-400微米的刻纹；在上述深度范围内，既可以避免由于激光雕刻而产生的背痕现象，同时还能够提高后续蚀刻的加工精度。
本发明中，所述绝缘物可以为各种常规的能够使金属免受蚀刻的物质，例如，所述绝缘物可以为抗蚀刻保护油墨、抗蚀刻干膜和紫外固化抗蚀刻油墨中的一种。所述绝缘物的涂布方法没有特别的限制，只要能够将所述绝缘物均匀涂布到金属上即可，例如可以为喷涂和/或印刷的方法；所述绝缘物的涂覆量没有特别的限制，只要能够使金属不被蚀刻即可，优选情况下，所述绝缘物涂覆的量使得到涂层的厚度可以为15-50微米。
根据本发明，所述激光雕刻是指通过激光束按照程序化的图案信息对模具进行瞬间高温烧蚀，通过调节激光束的频率和速度来调整蚀刻的深浅度从 而得到不同的图案。所述激光雕刻的条件可以在很大范围内改变，只要能够 在金属工件表面雕刻出深度为10-400微米的刻纹即可，优选情况下，所述
激光雕刻的条件包括激光束的频率为3000-6000赫兹，激光束的移动速度为 60-320毫米/秒。
根据本发明，所述蚀刻可以为化学蚀刻和/或阳极电解氧化蚀刻，所述 化学蚀刻的方法和条件为本领域技术人员所公知，例如将金属工件的裸露部 分与化学蚀刻液接触来进行蚀刻，所述化学蚀刻液可以使用任何常规用于金 属工件蚀刻的化学蚀刻液，以所述金属工件为不锈钢工件为例，可以使用酸 溶液进行化学蚀刻，所述酸溶液可以为浓度为4.5-15克/升的盐酸溶液，蚀 刻温度可以为45-50°C，蚀刻的时间根据所需图案的具体深度而定。
所述阳极电解氧化蚀刻的方法和条件为本领域技术人员所公知，例如， 将待刻金属工件浸入到电解液中，以待刻工件为阳极通上电流进行电解；所 述电解液可以为各种常规的用于金属工件蚀刻的电解液，以所述金属工件为 不锈钢工件为例，可以使用浓度为14-18重量X的NaCl溶液进行阳极电解 氧化蚀刻，所述阳极电解氧化蚀刻的条件可以包括蚀刻温度为13-26°C，蚀 刻电压为10-20伏特，蚀刻的时间根据所需图案的具体深度而定。
本发明中，除去蚀刻后工件表面的绝缘物涂层的方法没有特别的限制， 只要能够将涂层充分去除即可，例如可以为利用能够溶解所述绝缘物而不与 金属工件发生反应的溶液，将所述绝缘物溶解除掉。以所述金属工件为不锈 钢工件为例，可以利用浓度为3-8重量。^的NaOH水溶液接触所述绝缘物， 从而将所述绝缘物除掉，所述接触的条件没有特别的限制，例如接触的条件 包括接触温度为45-5(TC，接触时间为1-2分钟。
根据本发明，所述标刻图案的深度可以在很大范围内改变，优选情况下， 所述标刻的深度为0.05-0.8毫米，标刻深度在上述范围内时，既可以避免由于激光雕刻而产生的背痕现象，问时还能够提高标刻的加工精度。 下面通过实施例对本发明做进- 歩的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的在金属工件表面标刻图案的方法。
(1) 待加工的工件为尺寸在15毫米x6毫米x3毫米的不锈钢(山东淄
博昊星不锈钢有限公司)，工件加工前的截面如图3所示。使用UV油墨(马 莱宝公司，UVK)在不锈钢工件1的表面进行喷涂，得到厚度为20微米的 涂层2，喷涂后的工件截面如图4所示。
(2) 然后将步骤(1)得到的具有涂层2的不锈钢工件1固定在激光标 记设备(泰德激光公司，DPY-M50)工作台上，调整激光束的频率为3000 赫兹，激光束的移动速度为300毫米/秒，在不锈钢工件1的表面雕刻出如图 l所示的刻纹3，雕刻后的工件的截面图如图5所示，通过三维测量仪(深 圳市华朗科技有限公司，HOLON-I-S)检测刻纹3的深度为300微米。
(3) 将步骤(2)得到的将雕刻后的工件放入到浓度为10克/升的HCl 水溶液中，在温度为5(TC的条件下蚀刻IO小时，得到蚀刻后的工件，其截 面如图6所示。
(4) 将步骤(3)得到的蚀刻后的工件放入到浓度为5重量X的NaOH 水溶液中，在温度为48'C的条件下浸泡2分钟，溶解掉涂层，然后放入1 升的蒸馏水中浸泡10秒，取出晾干后得到标刻图案的工件Al。
(5) 通过三维测量仪(深圳市华朗科技有限公司，HOLON-I-S)检测 标刻图案的深度和加工精度，并观察工件Al是否产生背痕现象，结果如表 1所示。对比例1
通过与实施例1相同的方法制备参比标刻图案的工件CA1，不同在于， 刻纹3的深度为0微米，并通过三维测量仪(深圳市华朗科技有限公司，
HOLON-I-S)检测标刻图案的深度和加工精度，并观察标刻图案的参比工件 CA1是否出现背痕现象，结果如表l所示。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的在金属工件表面标刻图案的方法。
(1) 待加工的工件为尺寸在15毫米x6毫米x3毫米的不锈钢(山东淄 博昊星不锈钢有限公司)，工件加工前的截面如图3所示。使用UV油墨(马 莱宝公司，UVK)在不锈钢工件1的表面进行喷涂，得到厚度为45微米的 涂层2，喷涂后的工件截面如图4所示。
(2) 然后将歩骤(1)得到的具有涂层2的不锈钢工件1固定在激光标 记设备(泰德激光公司，DPY-M50)工作台上，调整激光束的频率为6000 赫兹，激光束的移动速度为120毫米/秒，在不锈钢工件1的表面雕刻出如图 1所示的刻纹3，雕刻后的工件的截面图如图5所示，通过三维测量仪(深 圳市华朗科技有限公司，HOLON-I-S)检测刻纹3的深度为20微米。
(3) 将步骤(2)得到的将雕刻后的工件放入到浓度为5克/升的HC1 水溶液中，在温度为5(TC的条件下蚀刻IO小时，得到蚀刻后的工件，其截 面如图6所示。
(4) 将步骤(3)得到的蚀刻后的工件放入到浓度为5重量X的NaOH 水溶液中，在温度为48'C的条件下浸泡2分钟，溶解掉涂层，然后放入1 升的蒸馏水中浸泡10秒，取出晾干后得到标刻图案的工件A2。
(5) 通过三维测量仪(深圳市华朗科技有限公司，HOLON-I-S)检测 标刻图案的深度和加工精度，并观察工件A2是否产生背痕现象，结果如表1所示。
表l
实施例编号工件编号标刻深度(毫米)加工精度(毫米)背痕现象
实施例1Al0.8±0.04无
对比例1CA10.8±0.5无
实施例2A20.1±0.02无
从上表1可以看出，本发明实施例1得到的工件Al在标刻深度为0.8 毫米的情况下，加工精度达到了士0.04微米；而对比例1得到的参比工件 CA1在标刻深度为0.8毫米的情况下，加工精度仅为士0.5毫米，并且本发 明实施例1和2得到的工件Al-A2均没有出现背痕现象，说明本发明提供的 方法既可以避免由于激光雕刻而产生的背痕现象，同时还能够提高标刻的加 工精度。
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权利要求
1、一种在金属工件表面标刻图案的方法，其特征在于，该方法包括在金属工件表面涂布耐腐蚀绝缘物涂层；之后根据所要形成的图案，利用激光雕刻将所述金属工件表面的绝缘物涂层部分地去除掉，使金属工件表面部分地裸露并且将金属工件表面的裸露部分雕刻出深度为10-400微米的刻纹；之后对雕刻出刻纹的裸露部分进行蚀刻；蚀刻后除去工件表面的绝缘物，得到具有标刻图案的工件。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述在金属工件表面涂布耐腐 蚀绝缘物涂层的方法为喷涂和/或印刷，所述耐腐蚀绝缘物涂层的厚度为 15-50微米。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述耐腐蚀绝缘物为抗蚀刻保 护油墨、抗蚀刻干膜和紫外固化抗蚀刻油墨中的一种或几种。
4、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻的方法为化学蚀刻和/ 或阳极电解氧化蚀刻。
5、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光雕刻的条件包括激光 束的频率为3000-6000赫兹，激光束的移动速度为60-320毫米/秒。
6、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述标刻图案的深度为0.05-0.8
全文摘要
本发明提供了一种在金属工件表面标刻图案的方法，其中，该方法包括在金属工件表面涂布耐腐蚀绝缘物涂层；之后根据所要形成的图案，利用激光雕刻将所述金属工件表面的绝缘物涂层部分地去除掉，使金属工件表面部分地裸露并且将金属工件表面的裸露部分雕刻出深度为10-400微米的刻纹；之后对雕刻出刻纹的裸露部分进行蚀刻；蚀刻后除去工件表面的绝缘物，得到具有标刻图案的工件。本发明提供的方法既可以避免由于激光雕刻而产生的背痕现象，同时还能够提高标刻的加工精度。
文档编号B44C1/22GK101456331SQ20071030182
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者清 宫, 张豫华, 蒋琼艳, 陈大军 申请人:比亚迪股份有限公司