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金屬鈑金新聞

激光在鋁材表面高亮鐳雕的應(yīng)用

星之球科技 來(lái)源:國(guó)際工業(yè)激光商情2022-03-29 我要評(píng)論(0 )   

鋁合金材質(zhì)憑借高強(qiáng)度、耐刮度、質(zhì)量較輕等特點(diǎn),已成為金屬筆記本最普遍的外殼材質(zhì)選擇。目前市售絕大多數(shù)的金屬輕薄電子產(chǎn)品多采用5系和6系的鋁合金外殼,5系與6系鋁...

鋁合金材質(zhì)憑借高強(qiáng)度、耐刮度、質(zhì)量較輕等特點(diǎn),已成為金屬筆記本最普遍的外殼材質(zhì)選擇。目前市售絕大多數(shù)的金屬輕薄電子產(chǎn)品多采用5系和6系的鋁合金外殼,5系與6系鋁合金由于合金主要元素不同,在材料硬度、延伸率、熱處理方式等特性上也有所區(qū)別。


根據(jù)筆記本外殼不同的材質(zhì)特性,外觀處理方式有拉絲、噴砂、陽(yáng)極、NIL納米壓印等。在實(shí)際生產(chǎn)中,外殼上進(jìn)行品牌LOGO標(biāo)識(shí)工藝必不可少,傳統(tǒng)工藝主要為開(kāi)字模、沖壓凹槽、采購(gòu)LOGO再粘貼的工序貼標(biāo),步驟繁瑣且工藝復(fù)雜。


圖1:常見(jiàn)鋁合金筆記本外形


隨著3C電子產(chǎn)品市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng),為追求logo標(biāo)記效率與美觀工藝突破,越來(lái)越多新興加工工藝涌現(xiàn),其中激光高亮鐳雕工藝則是最新加工工藝的代表,節(jié)省人力物力成本的同時(shí)滿足表面美觀大方、亮度高的要求。
激光高亮鐳雕采用高功率200W連續(xù)脈沖激光器,高功率連續(xù)光(實(shí)際加工功率>120w)的高熱量將噴砂后凹凸不平的表面融平,生成致密的氧化層,材料表面平整度大大提高,反光能力增強(qiáng),材料表面呈現(xiàn)出鏡面反光效果。打標(biāo)前后元素成分和含量并無(wú)較大區(qū)別,且測(cè)量區(qū)域不同會(huì)影響元素成分的微量變化,說(shuō)明鋁合金高亮打標(biāo)只是材料表面微觀結(jié)構(gòu)變化,并無(wú)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。



圖2:金相結(jié)構(gòu)圖


如圖2,通過(guò)掃描電鏡拍的表面形貌可看到標(biāo)記前后鋁材表面的微觀變化。鋁材表面噴砂后,材料表面粗糙不平,鐳雕后的高亮區(qū)域表面平整度更高。目前市面上常用的高亮鐳雕筆電外殼有兩種全加工工藝制程,分別如圖3所示:


圖3:筆電外殼的2種全加工工藝制程


制程1為先鐳雕后陽(yáng)極,制程2為先陽(yáng)極后鐳雕,由于制程2需要先破陽(yáng)再鐳雕高亮,破陽(yáng)會(huì)對(duì)產(chǎn)品本身造成傷害,因此目前行業(yè)中均選擇制程1,采用先鐳雕后陽(yáng)極的方式進(jìn)行外殼LOGO處理。


全加工工藝制程中的噴砂工藝是指利用高速砂流的沖擊作用來(lái)處理金屬表面,包括清理和粗化金屬表面,從而使鋁及鋁合金零件表面能獲得一定的清潔度和粗糙度,既可以改善零件表面的機(jī)械性能,提高零件的抗疲勞性,又可以增加零件原生表面和涂層之間的附著力。


噴砂常用砂子材質(zhì)分為鐵砂、陶瓷砂、鋯砂、玻璃砂等。噴砂顆粒大小分為80目、100目、120目、150目、180目等,目是指在1英寸的單位長(zhǎng)度內(nèi)排列的孔徑或顆粒數(shù)量,數(shù)字越大代表砂子越細(xì),則噴砂完素材表面更光滑細(xì)膩。


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圖4:陽(yáng)極工藝介紹


實(shí)驗(yàn)測(cè)試噴砂120目,高亮鐳雕后表面粗糙度約為1.2-1.4μm;噴砂150目,高亮鐳雕后表面粗糙度約為0.3-0.4μm,表面粗糙度越小,則高亮鐳雕后LOGO表面越平整光滑。且為了滿足工業(yè)噴砂的良率要求,噴砂180目不能完全掩蓋材料表面劃痕等,因此目前行業(yè)上多選擇噴150目砂進(jìn)行高亮鐳雕。


在整個(gè)加工制程中,如圖4陽(yáng)級(jí)環(huán)節(jié)一般采用H2SO4陽(yáng)極氧化法,在材料表面生成致密的陽(yáng)極氧化膜,具有增加耐腐蝕性、提高硬度、表面絕緣等作用,陽(yáng)極制程中染色可染成多種顏色,如某手機(jī)的玫瑰金、粉色、藍(lán)色等等,起到裝飾作用。


陽(yáng)極制程中對(duì)陽(yáng)極后高亮效果影響最大的為“化拋”這一制程,化拋時(shí)間越長(zhǎng),陽(yáng)極后板材表面亮度越高,高亮鐳雕的LOGO亮度越低。選擇化拋時(shí)間約為80s,化拋后板材亮度為70左右,陽(yáng)極銀色后亮度為20即可。
化拋在高亮鐳雕中的工藝順序不同,則陽(yáng)極后高亮的打標(biāo)效果也不太相同:化拋的三種制程順序?yàn)椋褐瞥?,鐳雕-化拋-陽(yáng)極,鐳雕后表面粗糙度為0.52μm,陽(yáng)極后表面亮度150-200GU。


圖5:不同透鏡標(biāo)記效果及對(duì)比



制程2,化拋-鐳雕-陽(yáng)極,鐳雕后表面粗糙度為2.64μm,陽(yáng)極后表面亮度60-80GU;制程3,化拋-鐳雕-化拋-陽(yáng)極,鐳雕后表面粗糙度為0.46μm,陽(yáng)極后表面亮度200-300GU。


由于采用制程3增加了一道工藝制程,且對(duì)表面粗糙度改善不明顯,因此行業(yè)上更多采用制程1進(jìn)行LOGO處理,若需要更亮的LOGO,則可選擇制程3。


在進(jìn)行筆記本表面高亮鐳雕實(shí)際操作過(guò)程中,激光器可采用高功率200W連續(xù)脈沖光纖激光器,根據(jù)鐳雕的LOGO或裝飾花紋的大小可選擇不同類(lèi)型的振鏡:若LOGO尺寸


圖6:陽(yáng)極鋁與噴砂鋁高亮效果對(duì)比


不同焦距的透鏡直接影響聚焦光斑的大小,透鏡焦距越大,聚焦光斑越大,光斑的能量密度越小。透鏡的主要配置選擇有F=160Qmm,F(xiàn)=254Qmm。透鏡大小影響打標(biāo)的效果和參數(shù),透鏡越大,能量密度越小,需要打標(biāo)的功率越大。從圖5所示的透鏡鐳雕效果而言,F(xiàn)=254Qmm透鏡打標(biāo)后表面更為平整,但由于254透鏡打出亮度較低,且使用功率較大,不建議選擇大透鏡。


采用200W脈沖連續(xù)光纖激光器,高功率的激光能量將鋁合金材料表面融平。該激光器可輸出連續(xù)光或脈沖光,因此可分別對(duì)噴砂鋁和陽(yáng)極鋁進(jìn)行高亮處理,噴砂鋁直接用連續(xù)光進(jìn)行高亮鐳雕,陽(yáng)極鋁則需要先用脈沖光對(duì)陽(yáng)極層進(jìn)行破陽(yáng),再用連續(xù)光進(jìn)行高亮鐳雕。加工后高亮效果對(duì)比如圖6所示。


目前高亮鐳雕工藝已開(kāi)始應(yīng)用在筆記本外殼LOGO制作上,其高亮度、無(wú)手感、低調(diào)奢華的質(zhì)感已贏得用戶的喜愛(ài)。不僅為3C行業(yè),凡是鋁制產(chǎn)品的表面均可使用高亮鐳雕來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的LOGO制程,比如電子煙行業(yè)等等。激光工藝與傳統(tǒng)貼合工藝相比,激光標(biāo)記的高精度特性,更適用于復(fù)雜圖形的加工,支持所有格式的矢量圖,更容易完成彎角、邊緣等位置的標(biāo)記。


激光高亮鐳雕工藝憑借其加工高效率與高精度,顯著優(yōu)化筆電生產(chǎn)過(guò)程中的工藝制程,使用成本降低30%。在越來(lái)越多行業(yè)不斷推陳出新的大環(huán)境下,高亮鐳雕的應(yīng)用也遠(yuǎn)不止此,華工激光也致力于將激光標(biāo)記工藝運(yùn)用到更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景中。


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