1999年,Ann Marie Carey在鈮碗上進(jìn)行了激光彩色打標(biāo)的初步嘗試,使金屬工藝品和珠寶的激光彩色打標(biāo)變得切實可行。此后,激光彩色打標(biāo)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,也成為增加產(chǎn)品附加值的一種新型工藝手段。
在彩色不銹鋼層出不窮地應(yīng)用于建筑、汽車、工藝美術(shù)等領(lǐng)域的今天,激光彩色打標(biāo)為人們提供了一種新的解決方案?;瘜W(xué)著色、電化學(xué)著色等傳統(tǒng)制備彩色不銹鋼的方法能耗高、污染大、難于實現(xiàn)精細(xì)著色,相比之下,激光打標(biāo)綠色、柔性高、可持續(xù)保留,不銹鋼激光彩色打標(biāo)具有獨到的優(yōu)勢。
不銹鋼顯色原理
不銹鋼材質(zhì)在激光熱源的作用下,表面生成有色氧化物,或是生成一層無色透明的氧化膜,由于光的薄膜干涉效應(yīng)而呈現(xiàn)各種顏色,這是不銹鋼彩色打標(biāo)的基本原理。不銹鋼中的金屬元素氧化后的產(chǎn)物本身也會呈現(xiàn)顏色。
氧化物顏色
不銹鋼中的金屬元素氧化后的產(chǎn)物本身會呈現(xiàn)顏色。
氧化薄膜干涉
在合適的激光能量作用下,不銹鋼表面會形成一層無色透明的氧化物薄膜,這層薄膜會產(chǎn)生光干涉現(xiàn)象。
如上圖所示,光線1的反射光線1’與光線2折射后的反射光2’重合,形成干涉光束。而白光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色組成的復(fù)合光,當(dāng)發(fā)生光干涉現(xiàn)象后,某一種顏色的光波振動加強,氧化膜就呈現(xiàn)出該顏色的光。
加工參數(shù)
功率是能夠影響激光單脈沖輸出直觀的控制變量,經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn),在不銹鋼打彩時,頻率在和脈寬進(jìn)行“較量”,頻率這一參數(shù)對色彩變化的影響更為豐富些。
功率由小增大,在不銹鋼上表現(xiàn)出來的顏色呈現(xiàn)出很規(guī)則的變化特征:黃色,紅色,藍(lán)色,綠色直至綠色慢慢變深。
隨著頻率功率的變化,色彩變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。這種規(guī)律在改變填充間距時,也一樣適用。至此可以看到,填充的變化對應(yīng)顏色的改變作用顯得較小,而更多的色彩變化是由頻率及功率所帶來的作用。