專利名稱：運用激光處理形成摩擦增強表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬的激光處理工藝。
背景技術(shù)：
激光能夠快速加熱工件表面以調(diào)整表面性質(zhì)?？梢栽诖訜峁ぜ砻媸?加一種具吸收性的涂層用以加速能量從激光到工件表面的轉(zhuǎn)移。通過用激光 來快速加熱表面，不必再使用傳統(tǒng)的由氣體或液體淬火的工序，因為(理解 有誤)只有淺表層被加熱。由于被激光加熱的表層和工件剩余部分的急劇的 熱量差，將會使工件實際上自動淬火。這與滲碳和感應(yīng)加熱有極大的區(qū)別， 在滲碳和感應(yīng)加熱中工件在一步操作中被加熱，然后必須快速用氣體或液體
進行淬火。激光輻射可以通過co2，激態(tài)原子，或Nd-YAG激光，二極管激光 生成，其中的一些激光能夠達到大于106瓦特/厘米2的強度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種形成磨擦增強的工件表面的方法。該方法包括將液體 結(jié)合一用來增強磨擦性質(zhì)的預(yù)設(shè)材料以形成一漿液或溶液。該方法也包括將 漿液或溶液應(yīng)用于工件表面的步驟。該方法也包括在實施以上步驟之后用激 光來使預(yù)設(shè)材料產(chǎn)生相變。預(yù)設(shè)材料的相變產(chǎn)生一化學(xué)反應(yīng)使磨擦劑與工件 表面結(jié)合。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。 圖1是本發(fā)明具體實施例的一簡化的流程圖； 圖2是本發(fā)明具體實施例的激光處理的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明具體實施例的工藝過程如圖1和圖2所示。過程開始于步驟20。 在步驟22時，用于增強磨擦性質(zhì)的預(yù)設(shè)材料14與液體結(jié)合而形成一漿液或 溶液16。 一般的，漿液是指將難溶性的材料混入液體中，溶液是指將可溶性 材料混入液體中。需說明的是，以下描述中僅涉及漿液，但本發(fā)明并不限于 漿液。預(yù)設(shè)材料14可選用硫，氯或磷的某種形態(tài)。例如，預(yù)設(shè)材料14可以 是磷酸鐵，磷酸錳，硫粉末，氯化鐵，二氯三十二烷二氯化硒(dichlor dicetyl selenium dichloride)，或十八烷基氯。液體可選自與工件12的表面10和 預(yù)設(shè)材料14在溶化步驟中具有低反應(yīng)性的液體，這將在下面步驟中詳述。當(dāng) 預(yù)設(shè)材料不溶于該液體時，該液體可以是有機溶劑或含水物結(jié)合接合劑。在 本發(fā)明的具體實施例中，該接合劑是聚乙烯醇。在另一具體實施例中，該接 合劑可以是蟲漆或低熔點的蠟。
在步驟24中，漿液16應(yīng)用于工件12的表面10?？蓱?yīng)用一定量的漿液 16以確保足夠量的預(yù)設(shè)材料14覆蓋該表面。例如，應(yīng)用漿液16使0. 9毫克 的預(yù)設(shè)材料14施于每平方厘米的表面10之上是很理想的。漿液16可以任何 適合的方式應(yīng)用，例如刷涂，絲網(wǎng)印刷，浸漬，噴涂，或噴墨打印。
工件12可用鋼材形成。在步驟24之前，本工藝也可包括確保該工件具 有預(yù)定表面結(jié)構(gòu)的步驟，例如通過碾磨，拋光，磨光。 在步驟26中，至少一部分的水的或摻雜介質(zhì)從漿液16中去處。在本發(fā)明的 具體實施例中，工件12可位于對流爐中且漿液16可至少被部分干燥。當(dāng)所 有的摻雜介質(zhì)從漿液16中去除，只留下預(yù)設(shè)材料14并且若當(dāng)前交聯(lián)劑能增 加表面10的磨擦性質(zhì)時本發(fā)明可被實施。
在步驟28中，預(yù)設(shè)材料14在激光18作用下產(chǎn)生相變。該相變可以是 融化，或蒸發(fā)，或等離子化。該二極管激光18將光束30照射在預(yù)設(shè)材料14 上。該預(yù)設(shè)材料14潤濕表面10且與表面10產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。作為該化學(xué)反應(yīng) 的結(jié)果，在表面10上形成一摩擦層。磨擦學(xué)是研究在相對運動中相互作用表 面之間的磨擦，潤滑，以及磨損的學(xué)科。磨擦學(xué)是與限制磨擦和磨損的零件 設(shè)計有關(guān)的工程科學(xué)的一個分支。在本發(fā)明的過程工藝實施之后，增強的摩 擦表面將使表面10在操作中相對于未經(jīng)處理的零件經(jīng)受更多受控的磨擦以及更少的磨損。激光18可以是行聚焦源例如二極管激光。該激光源18可優(yōu) 選地掃過一大片區(qū)域。
本發(fā)明的方法可以減少或省去采用昂貴的且對環(huán)境具有危害的化學(xué)浴。 本發(fā)明的方法也可減少或省去在工件12的操作環(huán)境下，在潤滑劑中添加高壓 添加劑的必要性。高壓添加劑也是高毒性的。本發(fā)明的方法可產(chǎn)生一穩(wěn)定的
摩擦層且不需要后處理或拋光。該方法至步驟32結(jié)束。
明顯的，根據(jù)本發(fā)明的上述具體實施方式
，本發(fā)明還可以做出各種變化， 即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與 修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種在工件上形成摩擦增強表面的方法，包括如下步驟將液體結(jié)合一用于增強磨擦性質(zhì)的預(yù)設(shè)材料而形成一漿液或溶液；將漿液或溶液應(yīng)用于工件表面；以及實施以上步驟之后用激光來使預(yù)設(shè)材料產(chǎn)生相變，以產(chǎn)生一化學(xué)反應(yīng)使預(yù)設(shè)材料與工件表面結(jié)合。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟選擇一種形式的硫作為預(yù)設(shè)材料。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟選擇一種形式的氯作為預(yù)設(shè)材料。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟 選擇一種形式的磷作為預(yù)設(shè)材料。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括如下步驟 在相變步驟之前，在工件表面減少一定量的所述漿液或所述溶液。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟 在相變步驟中，選擇與工件表面具有低反應(yīng)性的液體。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的選擇步驟中進一步包括如下步選擇聚乙烯醇以及一水介質(zhì)以形成所述液體。
8、 如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括如下步驟在相變步驟之前，通過減少一定量的水介質(zhì)以在工件表面減少一定量的 所述漿液或所述溶液。
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述的相變步驟進一步定義如下 用激光將預(yù)設(shè)材料融化。
10、 如權(quán)利要求l所述的步驟，其中所述的相變步驟進一步定義如下 用激光將預(yù)設(shè)材料蒸發(fā)。
11、 如權(quán)利要求l所述的步驟，其中所述的相變步驟進一步定義如下-用激光將預(yù)設(shè)材料轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。
12、 一種在工件上形成摩擦增強表面的方法，包括如下步驟 將液體結(jié)合一用于增強磨擦性質(zhì)的預(yù)設(shè)材料以形成一漿液或溶液，該預(yù) 設(shè)材料選自磷酸鐵，磷酸錳，硫粉末，氯化鐵，二氯三十二烷二氯化硒(dichlor dicetyl selenium dichloride)，或十八烷基氯，該液體選自聚 乙烯醇、蟲漆或低熔點的蠟；將漿液或溶液通過刷涂，絲網(wǎng)印刷，浸漬，噴涂，或噴墨打印應(yīng)用于工 件表面；并且實施以上步驟之后用激光通過融化、蒸發(fā)或生成等離子體來使預(yù)設(shè)材料 產(chǎn)生相變，以產(chǎn)生一化學(xué)反應(yīng)使磨擦劑與工件表面結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在工件(12)上形成摩擦增強表面的方法。該方法包括將液體結(jié)合一用來增強磨擦性質(zhì)的預(yù)設(shè)材料(14)以形成一漿液(16)或溶液(16)的步驟。該方法包括施加漿液或溶液于工件表面(10)的步驟。該方法還包括在上述步驟之后應(yīng)用一束(30)激光(18)使預(yù)設(shè)材料相變的步驟。通過使預(yù)設(shè)材料相變產(chǎn)生一化學(xué)反應(yīng)以使磨擦劑與工件表面結(jié)合。
文檔編號B05D1/02GK101426588SQ200780014191
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者杰弗里·尼爾·安斯沃思, 沃蘭·B·萊恩托恩, 米格爾·阿塞韋多, 賈森·亨德朗 申請人:費德羅-莫格爾公司