Este artículo describe una técnica láser ampliamente utilizada conocida como marcado láser negro en aluminio anodizado. Discutiremos las propiedades del aluminio anodizado y diseñaremos un experimento para explorar el principio detrás del marcado láser negro en aluminio anodizado.
¿Qué es el aluminio anodizado?
El aluminio anodizado es un material favorito en los campos de la construcción y 3C digital (computadoras, comunicaciones y electrónica de consumo). Los muros cortina de aluminio anodizado se han utilizado con éxito durante casi 20 años. En los últimos años, los paneles simples de aluminio anodizado se han vuelto populares como un nuevo tipo de material para muros cortina.
Hoja de aluminio anodizado
En el campo digital 3C, se usa más comúnmente para pantallas planas y carcasas de computadoras portátiles.
Ventajas del Aluminio Anodizado
Primero echemos un vistazo a la estructura de aluminio anodizado.
La película anodizada es una estructura de dos capas. La capa interna es trióxido de aluminio de alta pureza, que forma una película densa y delgada similar al vidrio con un espesor de aproximadamente 0,01 a 0,05 mm y una gran dureza. La capa exterior es una película de trióxido de aluminio hidratado (Al2O3·H2O).
La película anodizada es esencialmente incolora y transparente, con una estructura porosa a escala nanométrica. Los poros tienen forma de tubos capilares cónicos, con un tamaño de poro creciente de adentro hacia afuera. Como resultado, tiene excelentes capacidades de adsorción y se puede teñir fácilmente en varios colores.
Debido a esta película de óxido, el aluminio anodizado mejora las ventajas del aluminio y ofrece beneficios adicionales:
Textura mate mientras conserva una fuerte apariencia metálica.
Se puede teñir con una amplia gama de colores, especialmente decorativos
Resistente a la oxidación, la corrosión, la radiación ultravioleta y la intemperie; no se desvanece, se pulveriza, se pela y es duradero
Alta resistencia al calor y resistencia al fuego, con un punto de fusión superior a 2000°C después del anodizado
Efecto negro de marcado láser en aluminio anodizado
En el procesamiento práctico, el marcado con láser negro se usa ampliamente en la superficie de materiales de aluminio anodizado para fines de identificación de productos, antifalsificación, estadísticas y trazabilidad.
Como se muestra en la figura a continuación, el marcado con láser negro ofrece una profundidad controlable y excelentes efectos visuales, lo que mejora la apariencia de alta gama del producto.
Representación general
200X
En comparación con la serigrafía tradicional, el marcado láser negro tiene ventajas significativas:
1.Permanencia: el efecto de marcado negro no se desvanece debido al tacto, las variaciones de temperatura, la acidez o la alcalinidad.
2. Antifalsificación: el marcado con láser negro es un proceso físico y la información marcada no se puede modificar, lo que proporciona fuertes propiedades antifalsificación.
3. Bajo costo: el marcado con láser negro es un proceso que se realiza una sola vez y que no requiere materiales adicionales ni mucho trabajo manual, lo que resulta en un consumo mínimo.
Análisis del principio de marcado negro con láser en aluminio anodizado (SEM)
Se tomaron dos muestras idénticas, la muestra 1# no se sometió a marcado con láser negro y la muestra 2# tenía una porción sujeta a marcado con láser negro. Las regiones planas de las dos muestras se analizaron y compararon mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), y el análisis transversal se realizó mediante SEM.
1# Apariencia de muestra y posición de prueba
2# Apariencia de muestra y posición de prueba
Al comparar las imágenes SEM con un aumento de 1000X y 10000X, no se observaron diferencias significativas en la apariencia y la estructura entre la región de aluminio anodizado normal y la región sujeta a marcado con láser negro. El tratamiento con láser no causó daño aparente a la región de la superficie.
Análisis del principio de marcado negro láser en aluminio anodizado (EDS)
Se tomaron dos muestras idénticas, la muestra 1# no se sometió a marcado con láser negro y la muestra 2# tenía una región sometida a marcado con láser negro. Las regiones planas de las dos muestras se analizaron y compararon mediante espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDS).
1# posición de análisis EDS
2 # posición de análisis EDS
A través del análisis EDS planar de la superficie de ambas muestras, se realizó un análisis cuantitativo de la composición elemental. Al comparar los resultados de dos mediciones para las muestras 1# y 2#, no se encontraron diferencias significativas en la composición elemental, lo que indica consistencia. Por lo tanto, el proceso de marcado con láser negro no provocó ninguna reacción química ni pérdida de componentes en la película anodizada.
Resumen del análisis de principios
1. Al comparar las imágenes SEM planas y transversales de las muestras 1# y 2#, no se observaron diferencias en la forma ni la apariencia, lo que sugiere que el marcado con láser negro no dañó la película de aluminio anodizado.
2. Al comparar los resultados de EDS planar de las muestras 1# y 2#, no se observaron cambios significativos en las proporciones de composición de los elementos, lo que indica que las propiedades químicas de la película anodizada no fueron alteradas por el marcado con láser negro.
3. Según las deducciones de los puntos 1 y 2, después del marcado con láser negro en aluminio anodizado, hay un cambio de color significativo en la apariencia. A través del análisis SEM y EDS, se puede concluir que no hay grandes cambios estructurales o reacciones químicas a nivel macroscópico. De acuerdo con el principio de que un objeto se vuelve negro, que es la absorción de luz sin reflejo, creemos que el marcado con láser negro en aluminio anodizado utiliza la densidad de alta energía de la irradiación láser en la superficie del material para inducir un nanoefecto. El tamaño de partícula del óxido se reduce a nanoescala, lo que resulta en un aumento de las características de absorción de luz. Como resultado, la luz visible se absorbe y la luz visible reflejada es mínima, lo que hace que el ojo humano perciba el color negro. Este proceso es una modificación física.