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激光打标与激光表面处理之间的关联

发表时间:2020-05-26 09:56

  激光打标有着重要的应用,它通过改变激光打标的表面积,以某种方式与未打标的区域形成视觉对比。

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  01铝金属激光表面变形

  对于铝材料,天然氧化层具有吸湿性,其厚度会随着时间的推移而增加。因此,去除这一粗糙的受污染氧化层以暴露底层铝材料可能足以形成足够的对比度。另一个更复杂的因素是,底层铝材料的熔化或烧蚀程度将显著影响标记的外观。

  仔细调整激光器的参数可以产生一个更亮的表面,以显示增强对比度的熔化效果。利用~1mJ的脉冲能量,可以在铝材料上形成较深的颜色和较高的氧化表面。但是,如果想获得较低的L*值,也可以获得坚固、不易碎的表面,这样标记的外观就不会随着视角的变化而变化,这一过程需要仔细控制。增大烧蚀程度以形成微粗糙表面也可以获得较深的颜色、较高的吸收率和较大的L*值(图3)。显示的表面尺寸均小于10μm,表面粗糙度(Ra)远小于5μm。

  从铝表面去除阳极氧化膜是一种广泛使用的技术,同样的规则也适用于将激光应用于基体,强熔化意味着表面更反光。无论是裸铝还是阳极氧化铝,打标速度都达到了1-2m/s的高水平,近年来,激光打标技术在特定的阳极氧化膜上得到了发展,虽然打标速度远低于上述方法,但可以利用低纳秒和亚纳秒光纤激光器获得小于30的L*值。

  02铜金属的激光表面织构

  激光对铜金属进行对比抛光是一种比较有名的方法,但由于这种金属固有的高反射率,往往较难获得暗痕。

  如图5所示,通过与抛光前的表面粗糙度比较,可以看出激光处理后的表面粗糙度(<1μmRa)的差异。但是,表面结构更为复杂,比表面积得到了很大的改善,从而形成了高吸水性的表面。这可以从图4中看出。

  150皮秒脉冲处理铜金属

  最右边是未经激光处理的抛光区,左边是激光处理区。这些特征比在铝材料上形成的特征小一个数量级(图3)。得到的表面结构支持非线性等离子体控制过程的假设,而不是传统的热去除过程。进一步的相关证据表明,尽管使用了平均功率为28.5w的亚纳秒激光,但同样的激光参数可以在不引起材料变形的情况下加工20μm厚的铜箔。

  03玻璃的激光表面纹理或标记

  出乎意料的是,几乎与铜材料相同的参数也可用于未镀膜硼硅酸盐玻璃上下表面的标记。这进一步支持了非线性吸收是由于高峰值功率光纤激光器影响的假设。检查划线区域,可以看到“裂纹”非常有限,裂纹<10μm,表面粗糙度<5μmRa。图6显示了低功率透镜下的划伤和不开裂情况。


文章分类: 技术答疑
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