[发明专利]一种玻璃黑色打标的激光制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光标刻玻璃技术领域，特别是涉及一种玻璃黑色打标的激光制备方法。

背景技术

打标是生产工艺中广泛应用的一种技术。激光打标是利用适当能量密度的、会聚在工件表面的激光光束对目标表面扫描，使材料发生物理或化学的变化，在表面上形成痕迹，从而形成标记的过程。它属于一种非接触的打标方式。与传统的加工方法(如喷墨打印、电火花加工、机械刀刻等)相比，具有应用范围广、打标速度快、性能稳定、质量高、运行成本低、环境污染小、易于用计算机控制及与其它设备实现同步运转等优点。因此，激光打标已成为激光重要的应用领域之一。

激光打标技术可用于透明材料的标刻，在传统激光透明材料打标中，目前主要采用CO₂激光器直接进行打标，然而激光在透明材料上直接打标的标记为白色或者浅色，标示的对比度不高，在浅色材质上的标记难以识别，因此在透明材料上的进行黑色打标甚至彩色打标是十分有必要的。喷墨打印虽然能够在透明材料上进行有色标记，但是其在透明材料上的标记不耐腐蚀，不耐高温，且不耐水，持久性和稳定性受到限制，而且油墨作为打标印刷的耗材，其成本较高，对环境也有一定的污染。

发明内容

本发明的目的在于考虑现有技术的不足，提出一种操作简便，方便实用，安全环保的玻璃黑色打标的激光制备方法。

所述方法便于操作实现，可在玻璃基片上实现质量优良，耐水耐高温耐腐蚀，识别度高，稳定性好的玻璃黑色打标的激光制备方法。

本发明可以通过以下技术方案实现：

1)在工作台上水平固定石墨片，将玻璃基片固定在石墨片上表面，并使玻璃基片与石墨片的上表面紧密接触；

2)将激光束辐照在玻璃基片与石墨片的交界面上；在激光束的作用下，并结合安装工件的工作台沿着Z向直线运动，振镜沿着X/Y方向扫描，实现对玻璃基片的标刻。

3)在标刻完成周后，取下玻璃基片，用超声波清洗仪将玻璃基片清洗3分钟，得到实现黑色打标后的干净玻璃基片。

本发明的优点和积极效果是：因为二维码的识别是借助于光的反射原理，白色和黑色对光的反射差别最大，所以在玻璃上实现黑色打标也利于扫描和识别。由于激光对石墨片的剧烈烧蚀，在玻璃基片上形成沉积层，该沉积层结合接触面处的瞬时高温高压作用，增强玻璃基片对激光能量的吸收，导致激光焦点附近玻璃温度不断升高，使得玻璃表面的浅层被去除掉，然后石墨粒子结合到被烧蚀出的浅层中，实现玻璃基片的黑色打标，该标记耐腐蚀，耐高温，耐水，标记用手触摸基本无触感，具有较强的稳定性和持久性，而且石墨耗材可反复使用，标记成本极低，且对环境无污染。

所带来的积极效果是，能够实现玻璃材料的黑色打标，有利于开拓激光打标技术在玻璃甚至是透明材料领域的应用。

附图说明

图1是玻璃激光打标的示意图。

在图中：1.工作台，2.石墨片，3.玻璃基片，4.激光束，5.振镜

具体实施方式

实施例：

本发明是一种玻璃黑色打标的激光制备方法，包括以下步骤：

1)在工作台1上水平固定石墨片2；

2)将玻璃基片3固定在石墨片2上表面，并使玻璃基片3的下表面与石墨片2的上表面紧密接触；

3)将激光束4辐照在玻璃基片3与石墨片2的交界面上；激光束4连续作用下，并结合安装工件的工作台1沿着Z向直线运动，振镜5沿着X/Y方向扫描，实现对玻璃基片的标刻。

4)在激光标刻完成后，取下玻璃基片3，使用超声波清洗机中加入适量的去离子水，对玻璃基片3清洗3分钟，得到激光黑色打标后的玻璃基片3。

通过多次参数优化实验，分析试验之后的数据与打标的质量可以发现：

当激光的脉宽过小时，难以在玻璃上面实习有效的黑色打标；当脉宽过大时，发现在标刻过程中，玻璃容易产生裂纹。通过单因素实验最后发现，当脉宽范围在50～200ns时，打标的质量较好。

当激光能量密度过小时，基本无法在玻璃上进行有效的标刻；而当激光能量密度过大时，又会在玻璃上产生崩边等缺陷。通过单因素实验发现，当激光能量密度在100～200J/cm²时，打标的质量较好。

当激光的频率过小时，基本无法在玻璃上进行有效的标刻，所标刻的颜色很浅；而当激光频率过大时，黑色有太深，从而导致难以识别。通过单因素实验发现，当激光频率在50～200kHz时，打标的质量较好。