激光器在阳极铝打黑中的运用

阳极铝是指在特定的电解液和工艺条件下，使铝制品表面电解形成一层氧化物薄膜，从而改变普通铝材料的表面着色、耐腐蚀、耐酸碱、电绝缘等特性的材料。通常是以金属铝或铝合金等铝制品作为阳极，以不锈钢或者铅为阴极进行制作;

阳极铝在3C电子、汽车零部件、家具电器、装修建材、医用器械中应用较多，尤其是我们最常见的手机外壳、笔记本电脑外壳均有阳极铝的存在。

原理

在实际加工中，使用激光对阳极铝材料表面进行打黑标记，用于产品的识别、防伪、统计以及追溯是最为广泛的。其如下：利用高能量密度的激光照射材料表面，在短时间内将膜厚为5um-20um的表层氧化物进一步氧化并改变表面材料机理。基于纳米效应，在激光作用下，氧化物粒子大小为纳米级别，这样的物质其吸光性增加，从而使得可见光照射物质从而被吸收，反射出的可见光很少，从而肉眼观察为黑色，为物理加工，不可涂改，具有较强的防伪性能。

这项应用工艺不同于普通的不锈钢打黑，铝可以打成灰色或黑灰色氧化铝(阳极铝),但因材料的反射性较高吸光率低，无法打得更黑，铜也是如此。目前市场上打黑主要采用MOPA(主控振荡器的功率放大器 Master Oscillator Power-Amplifier)激光器，其特点是脉宽(50-200ns)可调，1MHz级别的重复频率，及稳定的脉冲输出。激光技术快速发展的今天，客户对材料加工的精度、美观度、效率有了更高的要求。

脉宽越小热影响区越小，可以得到更高的加工精度。脉宽越窄，颜色越黑，即黑度值越高；频率越高，出光速度越快，加工效率也越快。满足这三点的，支持1064/532/355 nm多波段光源，单脉冲能量可大于500μJ，重复频率范围大：100 kHz~1500 kHz;脉宽可灵活定制：1 ns~10 ns;

影响阳极氧化铝表面打黑的因素:

阳极氧化铝其氧化层的膜厚
1.：膜厚在5-20um，膜的厚度直接决定打黑的效果和效率，一般膜厚在10-20um较容易打黑，膜厚小于8um 时，氧化膜太薄，容易打破，出现白点的现象，需要提高脉冲频率和高填充密度;

材料表面工艺
2.：喷砂以及表面拉丝是常见的工艺，喷砂的粗细度对于打标出来的效果会产生不同的影响，喷砂颗粒越细，打黑效果越好;

激光器的安装调试
3.：激光器的入射光斑光轴同振镜激光入射口光轴重叠，出射光斑位于出光孔中心的位置。光路的偏差将直接导致打黑的不均匀;激光参数的设定将直接影响阳极铝打黑的质量和效果，主要的激光参数是功率设置和频率设置，频率越高，脉冲宽度越短，需要的功率也就越高;具体对应关系如下表：

打黑工艺

4.：场镜的焦距，光斑的大小，填充方式，正焦还是离焦等。其中最主要的是填充密度与振镜线速度的设置关系如下图：

阳极铝打黑是3C电子领域的主要应用之一，想了解更多该领域激光应用工艺，关注帕科斯激光。