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不锈钢激光彩色打标

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不锈钢激光彩色打标

激光打标绿色、高效、柔性高、可永久保留,已广泛应用于不锈钢制品标识,打白、打黑则是常采用的标记方式。激光作用于不锈钢材质,还可以产生五彩斑斓的彩色,在彩色不锈钢层出不穷地应用于建筑、汽车、工艺美术等领域的今天,激光彩色打标为人们提供了一种全新、高效的解决方案。化学着色、电化学着色等传统制备彩色不锈钢的方法能耗高、污染大、难于实现精细着色,相比之下,不锈钢激光彩色打标具有独到的优势。

激光彩色打标
1999年,Ann Marie Carey在铌碗上进行了激光彩色打标的初步尝试,使金属工艺品和珠宝的激光彩色打标变得切实可行。此后,激光彩色打标的应用范围不断扩大,也成为增加产品附加值的一种新型工艺手段。

不锈钢材质在激光热源的作用下,表面生成有色氧化物,或是生成一层无色透明的氧化膜,由于光的薄膜干涉效应而呈现各种颜色,这是不锈钢彩色打标的基本原理。

不锈钢中的金属元素氧化后的产物本身会呈现颜色。表1为不锈钢表层经激光作用氧化后几种主要氧化物的颜色。
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在合适的激光能量作用下,不锈钢表面会形成一层无色透明的氧化物薄膜,这层薄膜会产生干涉现象。
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如图1所示,一束光线入射到氧化膜表面,光束在氧化膜表面同时发生反射和折射。光线2在空气-氧化膜表面折射进入氧化膜,在氧化膜-不锈钢表面发生反射,最终出射光线2’,光线1的反射光线1’与光线2’重合,形成干涉光束。当1’与2’为波峰与波峰重叠或者波谷与波谷重叠时,光振动加强;若波峰与波谷重叠则光振动减弱。

光线1’与光线2’的光程差,可由式(1)表示。L{DN2F{7G%$Q{W[Q@KW}BFK

式中,n1为空气的折射率,n2为氧化膜的折射率,i为光的入射角,h为氧化膜的厚度。

设光的波长为λ,当光程差δ=kλ(k=1,2,3,…)时,光振动加强,而光程差为δ=kλ+λ/2(k=0,1,2,3,…)时,光振动减弱。白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七彩色组成的复合光。由方程式(1)可知,发生干涉后具体哪种颜色的光被加强,主要取决于氧化膜的厚度。式(1)还告诉我们,当人眼的观察角度不一样时,氧化膜呈现的颜色也会变化。这便是氧化薄膜干涉显色的原理。

由式(1)可知,当光振动加强时,光程差δ=kλ(k=1,2,3,…)。由此可推出式(2):33WB_C_88Z_WRRL$QQ)(V44


光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫递变时,波长逐渐变短。由式(2)可知,理论上来说,在合适的角度下,随着氧化物薄膜厚度的增加,激光打标呈现的颜色会按紫→蓝→青→绿→黄→橙→红的顺序变化。



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