DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-4-581-587


УДК535.66, 535.392

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФОРМИРОВАНИЮ ЦВЕТНОСТИ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Притоцкий Е. М., Притоцкая А. П., Бурцев А. А., Панков М. А., Бутковский О. Я., Аракелян С. М.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Притоцкий Е.М., Притоцкая А.П., Бурцев А.А., Панков М.А., Бутковский О.Я., Аракелян С.М. Экспериментальные исследования по формированию цветности на поверхности металлов лазерным излучением // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 4. С. 581–587. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-4-581-587

Аннотация

Представлены экспериментальные исследования и способ формирования цветности на поверхности нержавеющей стали при воздействии импульсного лазерного излучения. Описаны методы расчета коэффициента отражения пленок оксида железа на железе. Произведен расчет зависимости коэффициента отражения от длины волны в видимом диапазоне и толщины оксидной пленки на поверхности маркируемой поверхности. Показано влияние толщины оксидной пленки на формируемый цвет поверхности за счет интерференции на системе пленок оксида железа и железа. Показано, как по мере увеличения угла падения функция отражения смещается влево и уменьшается ее амплитуда. По результатам растровой электронной микроскопии зафиксировано значительное увеличение содержания кислорода в местах воздействия, что указывает на образование оксидных пленок. Проведен анализ профиля полученных на поверхности металлов оксидных пленок, показана зависимость цветности модифицируемой поверхности от параметров лазерного излучения.


Ключевые слова: лазерная цветная маркировка, окисление, нержавеющая сталь, покрытие

Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №18-07-00943 А и в рамках базовой части государственного задания ВлГУ № 3.7530.2018/8.9 БЧ

Список литературы
1.        Valiulin A., Gorniy S., Grechko Yu., Patrov M., Yudin K., Yurevich V. Laser material marking.Photonics, 2007, no. 3, pp. 16–22. (in Russian)
2.        Balandina L.N., Popov K.L. Study of the features of the images formation in the color laser marking of low-carbon steels. Studencheskaya Nauchnaya Vesna. Mashinostroitel'nye Tekhnologii, 2011, pp. 1–5. (in Russian)
3.        Lochbihler H. Colored images generated by metallic sub-wavelength gratings. Optics Express, 2009, vol. 17,no. 14,pp. 12189–12196. doi: 10.1364/OE.17.012189
4.        Alekhin V.A. Thermal printers for automated information systems. Aktual'nye Voprosy Sovremennoi Tekhniki i Tekhnologii. Lipetsk, Russia, 2012, pp. 10–17. (in Russian)
5.        Misev T.A. Powder Coatings: Chemistry and Technology. New York, Wiley, 1991, 390 p.
6.        Gorny S., Veiko V., Odintsova G., Gorbunova E., Loginov A., Karlagina Y., Skuratova A., Ageev E. Laser color marking of metal surfaces. Photonics, 2013, no. 6, pp. 34–44.(in Russian)
7.        Rubtsov N.A., Averkov E.I., Emel'yanov A.A. Properties of the Thermal Radiation of Materials in a Condensed State. Novosibirsk, Russia, Institute of Thermophysics Publ., 1988, 348 p. (in Russian)
8.        Rusin S.P. Optical properties change of oxide film - metal system during the film growth: computer simulation. Thermophysics and Aeromechanics, 2012, vol. 19, no. 3, pp. 469–479. doi: 10.1134/S0869864312030122
9.        Pritotskiy E.M., Pritotskaya A.P. Computer modeling of interplay of light with nanoscale structures. ComputationalNanotechnology, 2016, no. 3, pp. 250–252.(in Russian)
10.     Arakelyan S.M., Butkovskii O.Ya., Burtsev A.A., Lysenko S.L., Pankov M.A., Pritotskiy E.M., Pritotskaya A.P. Modeling of sizes of coefficients of reflection and transmission for multilayered coatings. ComputationalNanotechnology,2017, no. 4, pp. 14–20. (in Russian)
11.     Pritotskiy E.M., Pritotskaya A.M., Pankov M.A. Multilayer dielectric mirrors for high-power semiconductor lasers. ComputationalNanotechnology, 2017, no. 2, pp. 94–96. (in Russian)
12.     Johnson P.B., Christy R.W. Optical constants of transition metals: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Pd. Physical Review B, 1974, vol. 9, no. 12, pp. 5056–5070. doi: 10.1103/PhysRevB.9.5056
13.     Querry M.R. Optical Constants. Contractor Report CRDC-CR-85034, 1985.
14.     Lecka K.M., Wojcik M.R., Antonczak A.J. Laser-induced color marking of titanium: a modeling study of the interference effect and the impact of protective coating. Mathematical Problems in Engineering, 2017, vol. 2017. doi: 10.1155/2017/3425108
15.     Veiko V., Odintsova G., Ageev E., Karlagina Y., Loginov A., Skuratova A., Gorbunova E. Controlled oxide films formation by nanosecond laser pulses for color marking. Optics Express, 2014, vol. 22, no. 20, pp. 24342–24347. doi: 10.1364/OE.22.024342
16.     Antonov D.N., Burtsev A.A., Butkovskii O.Y. Coloration of a metal surface under pulsed laser irradiation. Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics, 2014, vol. 59, no. 10, pp. 1503–1505. doi: 10.1134/S1063784214100077


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика