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技術前沿

英諾資訊 | 超快激光在不鏽鋼上的高對比耐腐蝕打標技術

fun88网页下载 來源:英諾激光2024-08-14 我要評論(0 )   

概述在工業(ye) 製造領域,激光標記技術在實現各種材料的耐用和精確標記方麵起著至關(guan) 重要的作用。本文對納秒、皮秒及光纖三種不同激光源在316不鏽鋼上的黑色標記性能進行了比...

概述

在工業(ye) 製造領域,激光標記技術在實現各種材料的耐用和精確標記方麵起著至關(guan) 重要的作用。本文對納秒、皮秒及光纖三種不同激光源在316不鏽鋼上的黑色標記性能進行了比較分析,重點展示了其在鹽霧測試和掃描電子顯微鏡 (SEM) 分析下的表現。


不鏽鋼的激光打標需求



不鏽鋼的特質及優(you) 勢


不鏽鋼(Stainless Steel)是一種合金材料,由鐵、鉻、鎳、碳等金屬元素組成,具有耐空氣、蒸汽、水汽等弱腐蝕介質的特質。因其擁有優(you) 良的耐腐蝕性、耐高溫性、強度高、易加工成型等優(you) 點,在許多工業(ye) 加工領域有著極為(wei) 廣泛的用途。

以往提到不鏽鋼標記,大家可能會(hui) 想到成本較低的傳(chuan) 統噴漆或速度較快的衝(chong) 壓印,但其弊端十分明顯,例如標識磨損脫漆、對比度不明顯、褪色變色等。

在高標準的精密加工行業(ye) 裏,這些傳(chuan) 統打標方式無法滿足需求。激光打標應運而生,完美解決(jue) 了高規範要求的打標需求。使用超快激光脈衝(chong) 時,標記具有增強的抗腐蝕性能。這些脈衝(chong) 的極短持續時間最小化了熱影響區 (HAZ),使表麵保留了足夠的遊離鉻。剩餘(yu) 的鉻會(hui) 形成一層氧化物層,提供抗腐蝕性。在醫療設備、航天航空、汽車、電子消費等行業(ye) 有著顯著的優(you) 勢。



參與(yu) 的激光源及實驗方法

本實驗主要評估了三種類型的激光器:

  • FOTIA 激光器(納秒-UV-355nm)

  • AMT 激光器(皮秒-IR-1064nm)

  • 光纖激光器(納秒-IR-1064nm)

網格測試方法樣品在不同的點光柵尺寸下進行了黑色標記,確保了垂直和水平方向上點間距的均勻性。填充間距決(jue) 定了垂直間距,而水平間距則基於(yu) 掃描速度除以重複頻率計算。

抗腐蝕測試和鈍化測試

樣品經過鹽霧測試和ASTM A967標準鈍化測試。鹽霧測試使用BEMCO P700台式鹽霧環境室,使用5%濃度的鹽溶液,在5 PSIG的恒定溫度下進行,測試持續72小時,以模擬持續的高壓、高溫和鹽霧的惡劣環境。

鈍化測試嚴(yan) 格遵守美國ASTM A967標準,這是一種不鏽鋼零件化學鈍化處理的標準規範。該過程通過去除表麵的遊離鐵形成保護性氧化層,增強不鏽鋼的抗腐蝕性。


黑色對比度標記測試


L.a.b值對比測試


L.a.b值是一個(ge) 顏色空間模型,由三個(ge) 參數組成:

L表示顏色亮度,取值[0-100]對應[純黑--純白]

A表示從(cong) 綠到紅的顏色軸,取值[-128--+127]對應[綠-紅]

B表示從(cong) 藍到黃的顏色軸,取值[-128--+127]對應[藍-黃]


納秒激光器和超快激光都可以產(chan) 生高對比度的黑色標記。

L值表示黑度,數值越小代表越黑,a、b值表示偏紅綠黃藍的色域,數值越接近[0]表示越接近於中性。

實驗結果

在激光打黑L.a.b值測試中,紅外皮秒打黑效果最佳,黑色標記生成最黑且顏色最中性,其次是納秒紫外激光,生成了相對較黑的標記,但有一些色彩偏移。光纖激光效果一般,生成了最亮和色彩偏移最大的標記,表明其黑度質量較低。


鹽霧抗腐蝕測試

美國AOC應用團隊使用環境室進行了鹽霧測試,以模擬高壓、高濕度和鹽霧的惡劣條件。結果顯示,與傳統光纖激光和納秒激光標記相比,超快激光標記表現出優越的抗腐蝕性能。



激光打黑的SEM分析


為(wei) 了解皮秒激光在不鏽鋼上創建抗腐蝕黑色標記的優(you) 越性能,使用掃描電子顯微鏡 (SEM) 進行了詳細的微觀結構分析,分析了鹽霧測試前後的標記。

SEM圖像揭示了以下幾個(ge) 關(guan) 鍵方麵,突出了皮秒激光標記的優(you) 勢:


最小的熱影響區 (HAZ)

SEM圖像顯示與(yu) 其他激光相比,熱影響區明顯較小,表明標記區域周圍的熱應力最小。這種材料表麵結構的保留有助於(yu) 維持其抗腐蝕性能。


增強的微觀結構穩定性

精細且精確的能量傳(chuan) 遞可以更好地保留不鏽鋼的微觀結構,使其固有的抗腐蝕性能優(you) 於(yu) 納秒激光和光纖激光。


氧化層的形成

皮秒激光的快速能量傳(chuan) 遞導致表麵形成薄且均勻的穩定氧化層,增強了不鏽鋼的抗腐蝕性能。


無汙染表麵

皮秒激光創建的標記顯示出清潔且無汙染的表麵。沒有熔融材料和碎屑的存在,確保了更穩定和耐腐蝕的標記。


通過鈍化測試


美國AOC應用團隊的不鏽鋼超快激光黑色標記成功通過了ASTM A967標準鈍化測試。


性能分析



納秒激光器和光纖激光器性能

納秒紫外激光和光纖激光的性能兩種激光係統都在不鏽鋼上留下了出色的黑色標記。然而,納秒紫外係統提供了比光纖激光更高的L.a.b值,同時保持了良好的周期時間平衡。72小時的鹽霧測試顯示,納秒紫外激光在材料表麵產生的熱影響區比光纖激光更小,保持了不鏽鋼的較高自我保護特性。
根據測試結果,納秒紫外激光對於需要適中耐久性和高對比度的應用來說是一個可行的選擇。其性能使其適合標記任務,例如一般工業標記和編碼,在這些任務中偶爾的顏色偏差是可以接受的。這種激光在成本和性能之間取得了平衡,是許多標記應用中的一種經濟實惠的解決方案。
光纖激光最適合應用於高精度要求較低且輕微顏色偏差可以接受的情況。它可以在成本限製較大且標記環境不太苛刻的情況下有效使用。雖然光纖激光為不太苛刻的應用提供了成本效益的解決方案,但在要求高耐久性和最小色彩偏差的環境中,它們可能會產生更高的維護成本和更頻繁的返工需求。



超快激光器性能

超快激光的性能超快激光在316不鏽鋼上實現持久黑色標記方麵表現出色。它們表現出最小的表麵改變,並且在暴露於惡劣的測試條件後仍保持完整性。皮秒紅外激光還產生了L.a.b值為17、0.7、1.63的標記,表明其黑色標記最深且色彩最中性。這是因為皮秒激光打標是通過生成納米結構不反射光形成黑色效果,‌且能在表麵留下充足鉻層,‌保持耐腐蝕性,‌使標記在多次、‌長時間腐蝕測試後仍清晰可見。‌標記完成後形成精細、‌周期性均勻的波紋結構,‌通過“光阱效應”呈現啞光黑色。‌這種性能凸顯了超快激光標記的高質量和耐久性,使其成為需要精確且耐用標記的應用的理想選擇。
鑒於其卓越的性能和韌性,超快激光非常適合那些要求高質量、耐用黑色標記的應用。這包括航空航天、醫療設備和高精密製造等領域,在這些領域,視覺質量和耐久性至關重要。盡管超快激光可能涉及較高的初始成本,但由於減少了返工和維護的需求,它們在生產持久且高質量標記方麵的效率可以帶來較低的長期運營成本。


英諾激光AMT皮秒係列



AMT皮秒激光器

英諾激光第三代超快激光器目前涵蓋了紫外到綠光波長的皮秒激光器以及紫外到紅外的飛秒激光器。該型號擁有領先的倍頻晶體(ti) 優(you) 化工藝、全自動晶體(ti) 換點技術和光斑補償(chang) 技術,先進的技術保證了優(you) 質的光束質量,延長了晶體(ti) 使用壽命並提高了激光器的穩定性。

該係列激光器擁有優(you) 秀的光束質量(M²<1.1),像散及對稱性<10%,可靠的脈衝(chong) 和功率穩定性,且光斑圓度可定製95%以上。


皮秒打標應用


從(cong) 上述實驗表明,使用皮秒脈衝(chong) 激光進行不鏽鋼的黑色激光打標擁有更好的抗腐蝕效果,這種標記在高要求的環境下可以較長時間保持清晰的標記。更適用於(yu) 以下的場景:

醫療領域

醫療:在手術器械、植入物和醫療工具上進行永久且可讀的標記,用於(yu) 識別、追蹤和符合法規要求,這些標記需要能夠承受反複的消毒過程。


消費電子

標記電子組件、印刷電路板和外殼以便於(yu) 識別、追蹤和防偽(wei) 措施。標記需要能夠抵抗環境因素,如濕氣和化學物質。


汽車製造

標記零部件和組件以便於(yu) 識別、追蹤和質量控製。這包括發動機部件、緊固件和與(yu) 安全相關(guan) 的部件。


航天航空

標記飛機部件以便於(yu) 識別、追蹤和維護記錄。標記必須能夠承受嚴(yan) 酷的環境條件,包括溫度變化和腐蝕性物質的暴露。

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