本发明涉及切削领域，尤其是涉及一种激光吸收剂及其制备方法和应用。
背景技术
激光热处理技术是指利用高功率密度激光束照射被处理的材料，使材料很快被加热至相变温度，随着光束对材料的移动，从而完成对材料的表面热处理。目前大多数用于激光切标签纸的刀皮在切标签纸时只能达到3万多米，其切削性能和使用寿命都有待提高。为提高切削器件使用寿命需要寻找一种激光吸收剂对切削器件进行表面处理，在提高产品切削性能的同时提高使用寿命，
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种激光吸收剂及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
本发明提供一种激光吸收剂，包括吸光剂主剂、调和剂和溶剂，所述吸光剂主剂包括纳米碳球和纳米碳管，所述调和剂用以均匀所述分散吸光剂主剂。
优选地，包括1～1.8质量份的吸光剂主剂、3.2～5质量份的调和剂和10～12质量份的溶剂。
优选地，所述吸光剂主剂的尺寸为10～8000nm。
优选地，所述吸光剂主剂中纳米碳球：纳米碳管的质量比为(0.2～0.36)：(0.64～0.8)。吸光剂主剂中纳米碳球与纳米碳管在上述比例范围内配置时，可使纳米碳球的比表面积与纳米碳管连接最大化，从而使纳米碳管的夹角向零度趋近，进而提高激光吸收剂的激光吸收率。
优选地，所述调和剂由包括乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、邻苯二甲酸二丁酯、2-乙基己醇、过硫酸铵和水的原料混合制得；所述溶剂为水。目前在切削器件上涂覆的激光感光剂，多采用防白水(乙二醇单丁醚)及丙酮(二甲基酮)成分做为溶剂主体，在激光照射下会蒸发到空气中，使用过程也会散失至环境造成污染，影响了人员健康，并且如果防白水使用不当会引起粘膜刺激和头痛，而丙酮具有急性中毒的特性主要表现为对中枢神经系统的麻醉作用，出现乏力、恶心、头痛、头晕、易激动。重者发生呕吐、气急、痉挛，甚至昏迷。对眼、鼻、喉有刺激性；长期接触该品出现眩晕、灼烧感、咽炎、支气管炎、乏力、易激动等，皮肤长期反复接触可致皮炎。两种化学药品均具有易燃，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。本发明通过不断地摸索和大量实验，调制出的上述调和剂能够在激光的作用下完全裂解，不会造成污染。
进一步地，所述调和剂由包括38～54质量份的乙酸乙烯酯、5～10质量份的聚乙烯醇、2～12质量份的邻苯二甲酸二丁酯、0.2～2.2质量份的2-乙基己醇、0.1～6质量份的过硫酸铵和30.5～46.9质量份的水的原料混合制得。
本发明还提供一种上述的激光吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取吸光剂主剂、调和剂和溶剂混合搅拌。
优选地，步骤(1)中先利用离子风筛选出尺寸为10～8000nm的吸光剂主剂，再与调和剂和溶剂混合。优选使用中国专利文献cn206981202u中的筛分设备筛选吸光剂主剂。
上述的激光吸光剂在切削器件中的应用。
优选地，所述切削器件的基材为高碳钢、不锈钢中的任一种。
进一步地，所述基材的厚度为0.08～0.8mm。
本发明的有益效果是：
激光吸收剂的关键性能为激光吸收率，如果仅有纳米碳管时，纳米碳管对入射光角度有极高的要求，入射光会随著光子的偏震方向及定向与纳米碳管间的夹角的增大而逐渐缩小，夹角为零时，吸收最好，当夹角大于60度后几乎看不到吸收值，当夹角大于90度时，几乎无吸收，而在喷涂激光吸收剂时，无法保证纳米碳管在工件上固化的角度，本发明借助纳米碳球的全吸收特性来补足从纳米碳管间隙露出的激光，从而提高了激光的吸收率。
附图说明
图1为实施例1中实验组和对比例1的切削器件的金像显微镜图；
图2为实施例2和对比例3的切削器件的金像显微镜图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
取45质量份的乙酸乙烯酯、5质量份的聚乙烯醇、4质量份的邻苯二甲酸二丁酯、1质量份的2-乙基己醇、0.1质量份的过硫酸铵和44.9质量份的水，混合均匀制备得到调和剂。按纳米碳球：纳米碳管的质量比为0.2：0.8混合得到吸收剂主剂，使用离子风筛选出10～8000nm的吸光剂主剂，取1质量份的筛选后的吸光剂主剂和3.2质量份的上述的调和剂，加入到12质量份的水中，置于不锈钢盆中搅拌3h，充分混合得到激光吸收剂。本实施例使用中国专利文献cn206981202u中的筛分设备筛选吸光剂主剂。
实验组：取长宽分别为500mm厚度为0.5mm的高碳钢片材，使用电晕处理后喷涂本实施例的激光吸收剂，后置于干燥架上干燥，然后进行激光热处理以硬化高碳钢片材，最后使用刷子和清水进行清洁得到切削器件。
对比例1：与实验组制备过程相同，不同之处在于对比例1未喷涂本实施例的激光吸收剂。
对比例2：与实验组制备过程相同，不同之处在于对比例2中喷涂的激光吸收剂相较于本实施例的激光吸收剂不含有纳米碳球，仅含有纳米碳管。
取实验组、对比例1和对比例2的切削器件，测定其吸收率、高碳钢片材原始硬度和激光热处理后的硬度，实验结果如表1、表2和表3所示。其中，使用原位法进行吸光率测试，设激光扫描一定时间(t0)时试样的温度为t(t0)，激光吸收率公式为：
表1实验组的切削器件的性能
表2对比例1的切削器件的性能
表3对比例2的切削器件的性能
从表1和表2中数据可以看出，涂覆本发明的激光吸收剂后制得的切削器件具有较高的激光吸收率，在切削器件中具有较好的应用前景。
从表1和表3中数据可以看出，如果激光吸收剂仅有纳米碳管，由于纳米碳管对入射光角度有极高的要求，入射光会随著光子的偏震方向及定向与纳米碳管间的夹角的增大而逐渐缩小，夹角为零时，吸收最好，当夹角大于60度后几乎看不到吸收值，当夹角大于90度时，几乎无吸收，而在喷涂激光吸收剂时，无法保证纳米碳管在工件上固化的角度，故仅含有纳米碳管时，激光吸收剂的激光吸收效率还有待提高。本发明借助纳米碳球的全吸收特性来补足从碳管间隙露出的激光，能够使吸收率提升的88～97％以上。
取实验组和对比例1的切削器件，使用金像显微镜观察激光热处理的金属相变硬化后的显微切面图，其结果如图1所示(图中数值和比例尺单位为μm)。从图中可以看出，对照组中由于不含本发明的激光吸收剂，在经激光加工后仅具有单层硬化层，表面浅浅的马氏体。实验组的切削器件双层硬化结构，由于含有本发明的激光吸收剂，在经激光加工后除了表面硬化层外，还具有深度约为0.6～0.8mm的过渡层，能够增加切削器件的寿命。
本实施例的激光吸收剂在使用时，在激光照射下溶剂主体能够完全蒸发，不会对人体造成任何伤害。
实施例2
取45质量份的乙酸乙烯酯、5质量份的聚乙烯醇、4质量份的邻苯二甲酸二丁酯、1质量份的2-乙基己醇、0.1质量份的过硫酸铵和44.9质量份的水，混合均匀制备得到调和剂。按纳米碳球：纳米碳管的质量比为0.36：0.64混合得到吸收剂主剂，使用离子风筛选出10～8000nm的吸光剂主剂，取1.8质量份的筛选后的吸光剂主剂和5质量份的上述的调和剂，加入到10质量份的水中，置于不锈钢盆中搅拌3h，充分混合得到激光吸收剂。
对比例3：对比例3中的激光吸收剂和本实施例的激光吸收剂相同，不同之处在于，制备过程中未采用静电风筛选吸光剂主剂。
取本实施例的激光吸收剂和对比例3中的激光吸收剂按照实施例1中实验组的步骤制备切削器件，并使用金像显微镜观察激光热处理的金属相变硬化后的显微切面图，其结果如图2所示(图中数值和比例尺单位为μm)。从图中可以看出，使用离子风筛选吸收剂主剂制备得到的切削器件硬化层加厚，这是由于不同纳米尺寸的纳米碳球和纳米碳管吸光率有差异，使用离子风筛选得到的尺寸在10～8000nm的吸光剂主剂具有较高的吸光率，能够提高激光吸收剂的激光吸光率，从而使制备到的切削器件硬化层加深，进而提高切削器件的切削性能。
实施例3
取38质量份的乙酸乙烯酯、10质量份的聚乙烯醇、10质量份的邻苯二甲酸二丁酯、0.2质量份的2-乙基己醇、6质量份的过硫酸铵和30.5质量份的水，混合均匀制备得到调和剂。按纳米碳球：纳米碳管的质量比为0.3：0.7混合得到吸收剂主剂，使用离子风筛选出10～8000nm的吸光剂主剂，取1质量份的筛选后的吸光剂主剂和3.2质量份的上述的调和剂，加入到12质量份的水中，置于不锈钢盆中搅拌3h，充分混合得到激光吸收剂。
实施例4
取54质量份的乙酸乙烯酯、5质量份的聚乙烯醇、12质量份的邻苯二甲酸二丁酯、0.2质量份的2-乙基己醇、0.1质量份的过硫酸铵和46.9质量份的水，混合均匀制备得到调和剂。按纳米碳球：纳米碳管的质量比为0.36：0.7混合得到吸收剂主剂，使用离子风筛选出10～8000nm的吸光剂主剂，取1.5质量份的筛选后的吸光剂主剂和4质量份的上述的调和剂，加入到11质量份的水中，置于不锈钢盆中搅拌3h，充分混合得到激光吸收剂。