Исследование и разработка технологии цветной лазерной маркировки металлов методом локального окисления

• Автор: Одинцова, Галина Викторовна
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Получение цветного изображения на поверхности металлов

и их сплавов (обзор литературы)

1.1 Получение цветного изображения на поверхности металлов и

их сплавов традиционными способами (не лазерными)

1.1.1 Получение цветного изображения на поверхности металлов

и их сплавов за счет их окисления

1.1.2 Порошковая окраска

1.1.3 Термопечать

1.2 Лазерно-индуцированное изменение цвета поверхности
металлов и их сплавов
1.2.1 Получение цветного изображения на поверхности металлов
и их сплавов за счет их лазерного окисления
1.2.2 Изменение цвета поверхности металлов за счет структурирования их поверхности импульсами ультракороткой длительности
1.3 Применение технологии цветной лазерной маркировки металлов
1.4 Выводы
2 Лазерно-индуцированное изменение цвета поверхностей нержавеющей стали и титана за счет их окисления
2.1 Методика проведения исследований
2.2 Параметры лазерной обработки, определяющие цвет поверхности металлов и их сплавов
2.3 Спектральные характеристики образующихся поверхностных пленок и их зависимость от параметров облучения
2.4 Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия облученной поверхности стали и титана

2.5 Выводы
3 Идентификация химических и фазовых превращений при импульсном лазерном облучении поверхноезей нержавеющей стали
и титана на воздухе методами химической термодинамики
3.1 Обоснование применимости методов химической термодинамики в случае импульсного лазерного воздействия
3.2 Термодинамический метод исследования химических аспектов воздействия лазерного излучения на поверхность металлов и их сплавов
3.2.1 Определение состава полученных пленок после лазерного воздействия с помощью расчета энергии Гиббса протекающих
реакций
3.2.2 Моделирование и расчет фазово-химического состава образующихся соединений на основе информационно- вычислительной
системы АБТІСБ
3.3 Термодинамический расчет результатов взаимодействия металлов и их сплавов с атмосферой при лазерном воздействии с учетом кинетических ограничений
3.3.1 Система нержавеющая сталь 12Х18Н1 ОТ-воздух
3.3.2 Система технический титан ВТ1-0 - воздух
3.4 Выводы
4 Разработка технологии цветной лазерной маркировки поверхности нержавеющей стали и технического титана
4.1. Технологический параметр лазерного воздействия, определяющий цвет поверхности материала на примере стали и титана
4.2. Колориметрические характеристики поверхности нержавеющей стали и титана после лазерного воздействия
4.3. Программное обеспечение для реализации технологии

цветной лазерной маркировки на базе установки
«Минимаркер 2»
4.4. Сравнение технологии цветной лазерной маркировки с
существующими методами окрашивания (маркетинговый анализ)
4.5 Выводы
5 Заключение
Список литературы
Приложение А (обязательное) Термодинамические характеристики веществ, входящих в реакции взаимодействия металлов
с воздухом
Приложение Б (обязательное) Алгоритм программного
обеспечения технологии ЦЛМ
Приложение В (обязательное) Параметрические индексы технологий окрашивания металлов для проведения маркетингового анализа

2 Лазерно-индуцированное изменение цвета поверхностей нержавеющей стали и титана за счет их окисления
В данной главе представлены результаты экспериментальных исследований окисления поверхности металлов, индуцированных воздействием УЬ импульсного волоконного лазера на длине волны А=1.06 мкм:
- рассмотрена методика проведения экспериментов по получению цветного изображения на поверхности металлов;
- определены параметры обработки, определяющие цвет поверхности облучаемых металлов, а также спектральные характеристики образующихся пленок;
- определен состав полученных пленок методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.
2.1 Методика проведения исследований
Для проведения экспериментов по воздействию излучения на металлические поверхности использовалась установка «Минимаркер 2» на основе волоконного иттербиевого лазера, изображенная на Рисунке 2.1 [83].
Сканирование лазерного излучения осуществлялось при помощи двухосевого гальванометрического сканатора (отклоняющая система на Рисунке 2.1). Управление лазерным комплексом производилось при помощи ЭВМ с применением специального программного обеспечения БіпМагк. Облучение образцов проводилось при нормальных лабораторных условиях в воздушной атмосфере. На Рисунке 2.2 приведена блок-схема установки.
Выбор данной установки обусловлен достаточным поглощением излучения на длине волны 1,06 мкм исследуемыми металлами, что видно из Таблицы 2.2, а также тем фактом, что она является компактной и достаточно простой в эксплуатации. Кроме того, установка «Минимаркер -2» является серийно выпускаемым продуктом с относительно небольшой стоимостью, если