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. Валиутин А., Горный С., Гречко Ю. Патров М., Юдин К., Юревич В. Лазерная маркировка материалов // Фотоника. 2007. № 3. С. 16–22.
2. Баландина Л.Н., Попов К.Л. Изучение особенностей формирования изображений при цветной лазерной маркировке низкоуглеродистых сталей // Студенческая научная весна. Машиностроительные технологии. 2011. С. 1–5.
3. Lochbihler H. Colored images generated by metallic subwavelength gratings // Optics Express. 2009. V. 17. N 14. P. 12189–12196. doi:
10.1364/OE.17.012189
4. Алехин В.А. Термопринтеры для автоматизированных информационных систем // Актуальные вопросы современной техники и технологии. Липецк, 2012. С. 10–17.
5. Misev T.A. Powder Coatings: Chemistry and Technology. New York: Wiley, 1991. 390 p.
6. Горный С., Вейко В., Одинцова Г., Горбунова Е., Логинов А., Карлагина Ю., Скуратова А., Агеев Э. Цветная лазерная маркировка поверхности металлов // Фотоника. 2013. № 6. С. 34–44.
7. Рубцов Н.А., Аверков Е.И., Емельянов А.А. Свойства теплового излучения материалов в конденсированном состоянии. Новосибирск: Институт теплофизики, 1988. 348 с.
8. Русин С.П. Изменение оптических свойств системы “оксидная пленка−металл” в процессе роста пленки: компьютерное моделирование // Теплофизика и аэромеханика. 2012. T. 19. № 5. С. 643–654.
9. Притоцкий Е.М., Притоцкая А.П. Компьютерное моделирование взаимодействия света с наноразмерными структурами // Computational Nanotechnology. 2016. № 3. С. 250–252.
10. Аракелян С.М., Бутковский О.Я., Бурцев А.А., Лысенко С.Л., Панков М.А., Притоцкий Е.М., Притоцкая А.П. Моделирование величин коэффициентов отражения и пропускания для многослойных покрытий // Computational Nanotechnology. 2017. № 4. С. 14–20.
11. Притоцкий Е.М., Притоцкая А.П., Панков М.А. Многослойные диэлектрические зеркала для мощных полупроводниковых лазеров // Computational Nanotechnology. 2017. № 2. С. 94–96.
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. V. 9. N 12. P. 5056–5070. doi:
10.1103/PhysRevB.9.5056
13. Querry M.R. Optical Constants. Contractor Report CRDC-CR85034, 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. V. 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. V. 22. N 20. P. 24342–24347. doi:
10.1364/OE.22.024342
16. Антонов Д.Н., Бурцев А.А., Бутковский О.Я. Окрашивание поверхности металлов под действием импульсного лазерного излучения // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. № 10. С. 83–86.