陽(yáng)極鋁,是指在特定的電解液和工藝條件下,使鋁制品表面電解形成一層氧化物薄膜,從而改變普通鋁材料的表面著(zhù)色、耐腐蝕、耐酸堿、電絕緣等特性的材料。通常是以金屬鋁或鋁合金等鋁制品作為陽(yáng)極,以不銹鋼或者鉛為陰極進(jìn)行制作;
陽(yáng)極鋁在3C電子、汽車(chē)零部件、家具電器、裝修建材、醫用器械中應用較多,尤其是我們最常見(jiàn)的手機外殼、筆記本電腦外殼均有陽(yáng)極鋁的存在。
在實(shí)際加工中,使用激光對陽(yáng)極鋁材料表面進(jìn)行打黑標記,用于產(chǎn)品的識別、防偽、統計以及追溯是最為廣泛的。其原理如下:利用高能量密度的激光照射材料表面,在短時(shí)間內將膜厚為5um-20um的表層氧化物進(jìn)一步氧化并改變表面材料機理?;诩{米效應,在激光作用下,氧化物粒子大小為納米級別,這樣的物質(zhì)其吸光性增加,從而使得可見(jiàn)光照射物質(zhì)從而被吸收,反射出的可見(jiàn)光很少,從而肉眼觀(guān)察為黑色,為物理加工,不可涂改,具有較強的防偽性能。
這項應用工藝不同于普通的不銹鋼打黑,鋁可以打成灰色或黑灰色氧化鋁(陽(yáng)極鋁),但因材料的反射性較高吸光率低,無(wú)法打得更黑,銅也是如此。目前市場(chǎng)上打黑主要采用MOPA(主控振蕩器的功率放大器 Master Oscillator Power-Amplifier)激光器,其特點(diǎn)是脈寬(50-200ns)可調,1MHz級別的重復頻率,及穩定的脈沖輸出。激光技術(shù)快速發(fā)展的今天,客戶(hù)對材料加工的精度、美觀(guān)度、效率有了更高的要求。
脈寬越小熱影響區越小,可以得到更高的加工精度。脈寬越窄,顏色越黑,即黑度值越高;頻率越高,出光速度越快,加工效率也越快。滿(mǎn)足這三點(diǎn)的Teak納秒激光器,支持1064/532/355 nm多波段光源,單脈沖能量可大于500μJ,重復頻率范圍大:100 kHz~1500 kHz;脈寬可靈活定制:1 ns~10 ns;
影響陽(yáng)極氧化鋁表面打黑的因素
1.陽(yáng)極氧化鋁其氧化層的膜厚:膜厚在5-20um,膜的厚度直接決定打黑的效果和效率,一般膜厚在10-20um較容易打黑,膜厚小于8um 時(shí),氧化膜太薄,容易打破,出現白點(diǎn)的現象,需要提高脈沖頻率和提高填充密度;
2.材料表面工藝:噴砂以及表面拉絲是常見(jiàn)的工藝,噴砂的粗細度對于打標出來(lái)的效果會(huì )產(chǎn)生不同的影響,噴砂顆粒越細,打黑效果越好;
3.激光器的安裝調試:激光器的入射光斑光軸同振鏡激光入射口光軸重疊,出射光斑位于出光孔中心的位置。光路的偏差將直接導致打黑的不均勻;激光參數的設定將直接影響陽(yáng)極鋁打黑的質(zhì)量和效果,主要的激光參數是功率設置和頻率設置,頻率越高,脈沖寬度越短,需要的功率也就越高;具體對應關(guān)系如下表:
4. 打黑工藝:場(chǎng)鏡的焦距,光斑的大小,填充方式,正焦還是離焦等。其中最主要的是填充密度與振鏡線(xiàn)速度的設置關(guān)系如下圖:
陽(yáng)極鋁打黑是3C電子領(lǐng)域的主要應用之一,想了解更多該領(lǐng)域激光應用工藝,關(guān)注華日激光。