激光打標(biāo)和激光表面加工的關(guān)系（1）

來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

過(guò)去幾十年間，激光打標(biāo)產(chǎn)業(yè)取得了顯著的發(fā)展?，F(xiàn)在，全球已經(jīng)有大量服務(wù)于各個(gè)行業(yè)的激光打標(biāo)系統(tǒng)供應(yīng)商。這個(gè)市場(chǎng)最重要的變化是推出了低功率脈沖光纖激光器，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到幾乎每個(gè)供應(yīng)商都能在其產(chǎn)品供給范圍內(nèi)提供這類光纖激光打標(biāo)設(shè)備。

這些激光器的波長(zhǎng)通常屬于1070 nm左右的近紅外（NIR）范疇，非常適用于多數(shù)金屬產(chǎn)品的打標(biāo)，因?yàn)榕c波長(zhǎng)較長(zhǎng)的CO2激光器相比，這種波長(zhǎng)的反射率更低。

但即便在這一波長(zhǎng)范圍內(nèi)，不同金屬打標(biāo)的難易也不盡相同。鋁、銅及其合金被廣泛用于幾乎每個(gè)行業(yè)，這些材料均可采用激光打標(biāo)，但想在低熱條件下在這類金屬上打出肉眼清晰可見(jiàn)的深色標(biāo)記，有時(shí)依然會(huì)有難度。另外，一種已證實(shí)的技術(shù)表明，高透射材料通?？稍诓慌c意外非線性特性相關(guān)的脈沖寬度內(nèi)以最低損傷完成打標(biāo)和表面毛化處理等加工。

激光表面處理

在廣泛的工業(yè)激光材料加工領(lǐng)域，激光表面加工這一術(shù)語(yǔ)通常被用于描述一系列采用連續(xù)波（CW）、功率為數(shù)千瓦的近紅外激光源的加工活動(dòng)。然而，以上工藝與本文所描述的可被視作為微米和納米級(jí)表面應(yīng)用的技術(shù)完全不同。采用短脈沖皮秒（10-12）和飛秒（10-15）超快激光器的許多工藝已經(jīng)確定，也有許多相關(guān)內(nèi)容的發(fā)表。

這些工藝的主要缺點(diǎn)是：即便屬于這類激光器門類中的低功率系列產(chǎn)品，它們的投資與運(yùn)行成本仍然很高。由于加工速度通常取決于激光器的平均功率，對(duì)于大多數(shù)工業(yè)激光用戶而言，實(shí)際表面覆蓋率條件下的激光加工成本可能太高。

最近，成熟的納秒級(jí)脈沖光纖激光器的脈寬范圍已擴(kuò)展到亞納秒級(jí)，隨之而來(lái)的是以數(shù)量級(jí)增加的峰值功率能力。這使開(kāi)發(fā)出一種采用具成本效益的長(zhǎng)皮秒激光源的新型激光表面加工工藝成為了可能。

雖然這些技術(shù)通常被稱為激光表面處理，從機(jī)械角度來(lái)看，這些工藝與激光打標(biāo)息息相關(guān)，因?yàn)樗鼈兙窒抻趯?duì)部件的表面處理，通常需要結(jié)合采用激光消融與熔融工藝。

激光表面毛化處理與激光打標(biāo)分析

通過(guò)一定方式改變激光打標(biāo)表面區(qū)域，使之與未打標(biāo)區(qū)域形成視覺(jué)上的對(duì)照，激光標(biāo)記具有重要的應(yīng)用。

筆式表面輪廓儀也許是測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)最有名、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，因此，選用了該技術(shù)對(duì)激光處理進(jìn)行初步評(píng)估。表面形態(tài)學(xué)對(duì)更普遍的表面特性與形狀進(jìn)行定性、定量描述，成像技術(shù)在這里更為有用。因而，選用了共聚焦激光掃描顯微鏡的二維和三維圖像。

先進(jìn)的分光光度計(jì)被廣泛應(yīng)用于量化表面顏色。通過(guò)對(duì)從可見(jiàn)光譜上的多點(diǎn)表面上的反射光進(jìn)行分析能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，無(wú)論是否包含高光元素，都可形成反映各表面特性的獨(dú)特反射曲線。這些儀器也被廣泛用于測(cè)量表面的L*值或表面顏色的深淺?，F(xiàn)在，這種技術(shù)是量化激光對(duì)各種消費(fèi)品的打標(biāo)效用時(shí)必不可少的工具。這些反射曲線和L*值被用來(lái)量化高峰值功率、短脈沖型光纖激光器在鋁、銅和玻璃這三種具有挑戰(zhàn)性的材料上的效用。

審核編輯 黃昊宇