研究目的
研究在空气中通过纳秒激光辐照实现纯镍表面着色,重点关注激光诱导表面氧化和纳米结构形成的影响。
研究成果
研究表明,纳秒激光辐照能通过表面氧化与纳米结构形成的协同作用有效实现镍表面着色。累积能量密度是产生特定颜色的主导因素,既能实现角度依赖性颜色也能形成角度无关性颜色。最饱和的色彩源自再沉积层内的干涉效应。通过优化激光能量密度控制扫描间距,可获得更广的色彩范围与精准的色彩设定,从而拓展纳秒激光彩色打标的应用潜力。
研究不足
该研究仅限于使用纳秒激光照射对镍表面进行着色。未探究其他金属或不同激光参数的影响。颜色再现的精度需要高精度标记系统。
1:实验设计与方法选择:
采用波长1064 nm的脉冲掺镱光纤激光源对镍材进行辐照。保持激光参数脉冲持续时间(1 ns)和重复频率(10 kHz)恒定,激光能量密度在2.0至10.0 J/cm2范围内调节。
2:0至0 J/cm2范围内调节。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:选用厚度0.2 mm(电镀抛光镍片)和1 mm(磨砂镍片)的镍样品,经乙醇超声清洗20分钟预处理。
3:2 mm(电镀抛光镍片)和1 mm(磨砂镍片)的镍样品,经乙醇超声清洗20分钟预处理。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:脉冲掺镱光纤激光源(PyroFlex,PyroPhotonics Lasers Inc.)、F-Theta透镜(f=160 mm)、用于颜色评估的数码相机及D65照明光源、SEM扫描电镜、XPS光电子能谱仪及XRD衍射仪。
4:实验流程与操作步骤:
采用逐线激光扫描作为着色策略,固定扫描速度350 mm/s使扫描重叠率设为0%,通过调节扫描间距(0.5-8 μm)改变填充线重叠率。
5:5-8 μm)改变填充线重叠率。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用色度数据表征着色能力,通过光学显微镜和SEM观察着色区域表面形貌,利用XPS和XRD评估相结构及化学成分。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
Pulsed ytterbium-doped fiber laser source
PyroFlex
PyroPhotonics Lasers Inc.
Used for irradiating nickel surfaces to induce colorization through laser-induced surface oxidation and nanostructure formation.
-
F-Theta lens
Focuses the laser beam to the sample surface.
-
Digital camera and D65 illumination light
Used for objective evaluation of the color characteristics of the laser-irradiated surfaces.
-
SEM
Used for examining the surface morphology of colorized regions after laser treatment.
-
XPS
Used for evaluating the chemical composition of the laser-irradiated surfaces.
-
XRD
Used for evaluating the phase structure of the laser-irradiated surfaces.
-
登录查看剩余4件设备及参数对照表
查看全部