基于脉冲激光加工的钛金属表面染色调控研究

发布时间：2020-06-16 21:06

【摘要】：金属表面染色技术无论在工业界还是科研领域都备受关注。这是因为金属染色除了简单装饰之外,越来越多被应用于防伪设计、信息储存等领域。激光金属表面染色技术是基于激光与物质的光热反应使得金属表面生成一层透明氧化物薄膜来产生干涉色彩。激光制备的颜色丰富且牢固,配合高速振镜扫描系统适合制备图形自由精细且色彩丰富的图案,逐渐取代传统的阳极氧化法,大气氧化法等方法。本课题基于Nd:YAG纳秒光纤激光器,针对钛金属表面进行染色研究。从氧化膜呈色机理出发,研究激光金属染色工艺的过程机理,分别探究激光扫描速度、扫描间隔、激光能量密度以及激光重复加工金属表面染色的影响。从激光参数对氧化膜膜厚,表面形貌的影响出发,总结一系列规律,为激光金属染色提供参数参考。为了拓宽激光所能制备的颜色色相,设计了两种辅助后处理方式。基于氧化膜干涉呈色机理,从改性薄膜成分角度出发,使用加热后处理改性激光所制备的氧化薄膜成分,发现经过加热后,宏观颜色发生了改变。通过显微镜观察发现,由于微观层面的颜色上额外的出现了蓝色或黄色区域,从而改变了宏观的颜色。通过分析反射光谱的峰值位置和反射率,证明加热处理改变了原本氧化层的色相,且提高了颜色的明度。加热处理在TiO_2膜内生成了具有蓝色或黄色的Ti_2O_3,使得干涉颜色加入吸收色,最终改变色相。从调控干涉厚度的角度出发,使用化学沉积SiO_2薄膜的后处理方法增加干涉厚度。基于多层薄膜干涉模型,分别进行仿真和实验。结果证明沉积SiO2薄膜增加干涉厚度能够有效的提高色彩的饱和度,并改变色彩的色相。通过计算不同厚度SiO_2薄膜的色块的CIE坐标发现其色域被大大拓广,证明该方法能够增加所实现的色彩色相。为激光金属表面染色技术提供一种新颖的后处理手段。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG665;TG177
【图文】：

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【参考文献】

相关期刊论文 前2条

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相关博士学位论文 前1条

1 邱荣;强激光诱导光学元件损伤的研究[D];中国工程物理研究院;2013年

本文编号：2716587