不锈钢激光彩色打标

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。

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。

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。

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):

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。