作者：英國SPI激光有限公司中國代表處

眾所周知，不銹鋼是當今世界用途最廣泛的工程材料，它可以應用于各個行業(yè)和領域。從消費品到炊具，從手術器械到屋頂，不銹鋼都是制作各種材料的首選。不銹鋼有150多個等級，其表面光潔度的差異更是讓人眼花繚亂，相信這其中總有一種能滿足用戶的需求。與不銹鋼材料的廣泛應用相對應，光纖激光器是用途最廣泛的工業(yè)打標工具，兩者相結(jié)合能讓用戶獲得意想不到的滿意效果。

許多不銹鋼商品和零部件都需要印上標識。無論這些標識是表示生產(chǎn)日期的簡單字母和數(shù)字，還是更精細的條形碼或二維碼，光纖激光器都能完成打標工作。無論這些標識是單行線、輪廓線、還是填充字體——無論用戶有什么要求，只要用戶能在圖紙上將這些要求表示出來，光纖激光器都可以把它們復制到金屬材料上。有些標識很精細，例如通常在各類工具或者儀器上用作刻度的功能性標識。另外，光纖激光器還能在一些金屬制成的裝飾品上實現(xiàn)精美的打標。

SPI光纖激光器的體積只有普通的鞋盒子大小，卻可以提供10~40mW聚焦的納秒脈沖，在打標時能在材料不受到熱影響的情況下改變材料表面的顏色，形成永久性標識。與光學掃描振鏡結(jié)合使用，SPI的光纖激光器能夠打出任何圖案，使之成為應用廣泛的打標工具。

不銹鋼的物理化學性質(zhì)和它對激光的反應決定著最終的打標效果。根據(jù)入射光的特征和不銹鋼的等級不同，最終實現(xiàn)的視覺效果可能完全不同。

足夠脈沖能量的激光會使金屬表面局部熔化，熔化部分會產(chǎn)生一系列的凹坑并與環(huán)境中的氧氣發(fā)生反應，從而變成深色標記，并能觸摸到輪廓，有凹凸感。隨著脈沖能量的提高，一些材料被汽化，且在凹穴熔化處產(chǎn)生氣壓而導致飛濺效果，大大提高了標記的視覺質(zhì)量。來回反復多次打標后也可得到雕刻效果。圖1為汽車零部件的雕刻打標效果。

圖1：汽車零部件的雕刻打標效果。

如果選用較低的能量密度和較長的加工時間，則會獲得完全不同的效果：在金屬不熔化的情況下，也可以產(chǎn)生深黑色標記，這在工業(yè)上通常被稱為退火打標（盡管冶金專家并不承認這個名稱）。其實，這更應該被稱為黑色氧化打標，它的對比度非常高，但是并不會對材料表面的粗糙度或者紋理產(chǎn)生影響。在消費品領域，這類標記被廣泛應用。

不過，人們更感興趣的或許是激光打標在手術器械上的應用。手術器械對標記質(zhì)量的要求最為嚴格，因為它必須保證經(jīng)過多次殺菌處理后，沒有質(zhì)量上的降低或者局部生銹。這是一個嚴峻的挑戰(zhàn)，需要非常小心的控制脈沖條件和熱量的輸入。光纖激光器脈沖的靈活性和可控性，使其成為該類應用的理性加工工具。圖2是用光纖激光器在手術剪刀和酒瓶上實現(xiàn)的黑色打標效果。

圖2：用光纖激光器在手術剪刀和酒瓶上實現(xiàn)的黑色打標效果。

 光纖激光器可以打出黑色的標識，那么它是否能夠打出白色標識呢？答案是可以的，光纖激光器也可以在不銹鋼上打出純白標識，而且同樣是通過控制激光的能量來實現(xiàn)的。用作生成網(wǎng)格點的激光，脈沖短，能量低，使得不銹鋼表面僅僅能夠產(chǎn)生一點點的熔化，而在任何有害的大氣氧化發(fā)生之前已經(jīng)固化。這樣便能產(chǎn)生牢固的白色標識，由于這種標識較為美觀，因此經(jīng)常被用在各類消費品上，如相機和手機等。除此之外，這類標識會對材料的物理性能有顯著的影響，例如會影響材料的潤濕特征。使用光纖激光器改變材料表面的特性，也是目前研究和開發(fā)的一大熱點。圖3給出了SM脈沖的掃描電子顯微鏡圖像。

圖3：SM脈沖的掃描電子顯微鏡圖像。

通過改變點的分布密度，或者改變所有單個點的能量密度也可以實現(xiàn)灰度打標效果，其中前者是傳統(tǒng)打印技術中比較常用的方法。

但是世界并不是黑白的，激光器是否能夠打出彩色的標記呢？完全可以，在不用任何色素或者添加劑的情況下，僅僅靠改變光的能量，就可以利用激光器在不銹鋼表面打出彩色的標識。這種打標的原理是在不銹鋼的局部表面生成一層厚度受到精確控制的氧化膜。由于衍射效應，不同厚度的氧化膜便可以呈現(xiàn)出不同的顏色。但是，目前該項技術還只是能在科研中實現(xiàn)，并未形成廣闊的市場和工業(yè)應用，因為其加工速度很慢，而且其色調(diào)很難復制或者與國際色卡相匹配。但是它的確是極具視覺沖擊力的標識，并且是激光光源穩(wěn)定性和通用性的一個很好例證。圖4是用伊萊克斯公司提供用激光達標 實現(xiàn)的彩色圖形。

圖4：又伊萊克斯公司提供的的彩色激光打標圖片。

在拉絲表面的不銹鋼上進行拋光處理，是一項更為復雜的加工工序，也是最具有說服力的一個例證。重復率高達1MHz的低能量超短脈沖激光，能夠使拉絲不銹鋼的粗糙表面引起局部熔化，這種再熔化正好有效地對材料進行了拋光，使其重新具有了反光的外觀。 

因此光纖激光器和不銹鋼的結(jié)合可以實現(xiàn)許多不同的效果，希望本文能對您的打標或表面處理應用有所幫助。