基于脈沖激光加工的鈦金屬表面染色調(diào)控研究

發(fā)布時(shí)間：2020-06-16 21:06

【摘要】：金屬表面染色技術(shù)無(wú)論在工業(yè)界還是科研領(lǐng)域都備受關(guān)注。這是因?yàn)榻饘偃旧撕?jiǎn)單裝飾之外,越來(lái)越多被應(yīng)用于防偽設(shè)計(jì)、信息儲(chǔ)存等領(lǐng)域。激光金屬表面染色技術(shù)是基于激光與物質(zhì)的光熱反應(yīng)使得金屬表面生成一層透明氧化物薄膜來(lái)產(chǎn)生干涉色彩。激光制備的顏色豐富且牢固,配合高速振鏡掃描系統(tǒng)適合制備圖形自由精細(xì)且色彩豐富的圖案,逐漸取代傳統(tǒng)的陽(yáng)極氧化法,大氣氧化法等方法。本課題基于Nd:YAG納秒光纖激光器,針對(duì)鈦金屬表面進(jìn)行染色研究。從氧化膜呈色機(jī)理出發(fā),研究激光金屬染色工藝的過(guò)程機(jī)理,分別探究激光掃描速度、掃描間隔、激光能量密度以及激光重復(fù)加工金屬表面染色的影響。從激光參數(shù)對(duì)氧化膜膜厚,表面形貌的影響出發(fā),總結(jié)一系列規(guī)律,為激光金屬染色提供參數(shù)參考。為了拓寬激光所能制備的顏色色相,設(shè)計(jì)了兩種輔助后處理方式�；谘趸じ缮娉噬珯C(jī)理,從改性薄膜成分角度出發(fā),使用加熱后處理改性激光所制備的氧化薄膜成分,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)加熱后,宏觀顏色發(fā)生了改變。通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),由于微觀層面的顏色上額外的出現(xiàn)了藍(lán)色或黃色區(qū)域,從而改變了宏觀的顏色。通過(guò)分析反射光譜的峰值位置和反射率,證明加熱處理改變了原本氧化層的色相,且提高了顏色的明度。加熱處理在TiO_2膜內(nèi)生成了具有藍(lán)色或黃色的Ti_2O_3,使得干涉顏色加入吸收色,最終改變色相。從調(diào)控干涉厚度的角度出發(fā),使用化學(xué)沉積SiO_2薄膜的后處理方法增加干涉厚度。基于多層薄膜干涉模型,分別進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)。結(jié)果證明沉積SiO2薄膜增加干涉厚度能夠有效的提高色彩的飽和度,并改變色彩的色相。通過(guò)計(jì)算不同厚度SiO_2薄膜的色塊的CIE坐標(biāo)發(fā)現(xiàn)其色域被大大拓廣,證明該方法能夠增加所實(shí)現(xiàn)的色彩色相。為激光金屬表面染色技術(shù)提供一種新穎的后處理手段。
【學(xué)位授予單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG665;TG177
【圖文】：

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