CN105172403B - 彩色打标方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种彩色打标方法，包括：在基体表面形成前驱体溶液层；将所述前驱体溶液层根据预设的标记图像的颜色进行分区；采用激光对不同分区的前驱体溶液层进行烧结退火，形成不同厚度的薄膜层，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设关系；所述不同厚度的薄膜层显示为不同的颜色，并组成所述预设的标记图像，本发明能够在各种基材上实现彩色打标，且不会影响基材的性能，提高了打标效率，降低了打标成本。

Description

彩色打标方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种彩色打标方法。
背景技术
传统彩色打标的原理大致有以下几种：材料改性、材料发生碳化、表面形成微结构、表面形成衍射光栅，但是这些方法对材料本身有限制，并非所有材料都能进行彩色标记，而且形成颜色的部分由于结构或成分发生改变，其对耐腐蚀性等性能与基体产生差别，影响了材料性质及其使用。
现有技术中，采用激光在材料表面进行彩色打标，如纳秒紫外光在不锈钢表面彩色打标，但也不是所有材料都可以采用激光打出颜色，尤其是采用纳秒激光，有些材料甚至采用超快激光也无法实现彩色打标。
发明内容
本发明的目的在于提出一种彩色打标方法，能够在各种基材上实现彩色打标，且不会影响基材的性能，提高了打标效率，降低了打标成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
作为本发明的一个方面，提供的一种彩色打标方法，包括：
在基体表面形成前驱体溶液层；
将所述前驱体溶液层根据预设的标记图像的颜色进行分区；
采用激光对不同分区的前驱体溶液层进行烧结退火，形成不同厚度的薄膜层，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设关系；
所述不同厚度的薄膜层显示为不同的颜色，并组成所述预设的标记图像。
优选地，所述不同厚度的薄膜层与所述薄膜层显示的颜色之间的关系满足：
d= kλ/2n
其中，d为所述薄膜层的厚度，λ为薄膜层显示的颜色对应的可见光的波长，n为薄膜层的折射率，（k=1，2，3，…）。
优选地，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设的比例关系。
优选地，所述激光为连续激光、长脉冲激光、短脉冲激光或超短脉冲激光。
优选地，所述前驱体溶液层和/或基体对所述激光有吸收。
优选地，所述不同分区的前驱体溶液层由计算机控制系统控制同一激光头进行烧结退火。
优选地，所述同一激光头采用遍历的方式对所述不同分区进行烧结退火。
优选地，所述不同分区的前驱体溶液层由计算机控制系统控制多个激光头进行烧结退火。
优选地，所述多个激光头同时对所述不同分区进行烧结退火。
优选地，所述前驱体溶液层为溶胶凝胶或纳米粒子油墨。
本发明的有益效果为：一种彩色打标方法，包括：在基体表面形成前驱体溶液层；将所述前驱体溶液层根据预设的标记图像的颜色进行分区；采用激光对不同分区的前驱体溶液层进行烧结退火，形成不同厚度的薄膜层，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设关系；所述不同厚度的薄膜层显示为不同的颜色，并组成所述预设的标记图像，本发明能够在各种基材上实现彩色打标，且不会影响基材的性能，提高了打标效率，降低了打标成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种彩色打标方法的工艺流程图。
图2是本发明实施例提供的一种彩色打标方法的工艺效果图。
具体实施方式
下面结合图1及图2并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本实施例提供的一种彩色打标方法的工艺流程图。
一种彩色打标方法，包括：
S10、在基体表面形成前驱体溶液层；
S20、将所述前驱体溶液层根据预设的标记图像的颜色进行分区；
S30、采用激光对不同分区的前驱体溶液层进行烧结退火，形成不同厚度的薄膜层，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设关系；
S40、所述不同厚度的薄膜层显示为不同的颜色，并组成所述预设的标记图像。
在本实施例中，所述基体可以由各种基材组成，本方法受基体材料限制较小，适用性较高，且不会影响基材的性能，提高了打标效率，降低了打标成本。
在本实施例中，所述前驱体溶液层为溶胶凝胶或纳米粒子油墨。
在本实施例中，所述薄膜层为二氧化硅薄膜层。
在本实施例中，所述不同厚度的薄膜层与所述薄膜层显示的颜色之间的关系满足：
d= kλ/2n
其中，d为所述薄膜层的厚度，λ为薄膜层显示的颜色对应的可见光的波长，n为薄膜层的折射率，（k=1，2，3，…）。
在本实施例中所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设的比例关系，也即根据所述前驱体溶液层的厚度可以推算出烧结退火后的薄膜层的厚度，两者之间的厚度关系是可以预知的，反之也可以从所需的薄膜层的厚度推算出所需的前驱体溶液层的厚度。
在本实施例中，在可见光照射下，由于可见光在薄膜表面发生了干涉，也即在薄膜的上表面和下表面发生反射，反射的两束光会发生干涉。当两束光的光程差为可见光的某一波长的一半的偶数倍，则干涉后的光增强，就会显示该波长的可见光的颜色；如果光程差为可见光的波长的一半的奇数倍，则干涉后的光相互抵消减弱，这部分光就看不到了。而光程差与薄膜的厚度有关。所以不同厚度的薄膜看上去颜色应该是不一样的。同理，如果一张薄膜各处的厚度是不一样的，则各处的颜色是不一样的。
在本实施例中，光程差δ=2nd，当光程差为可见光的某一波长的一半的偶数倍，也即δ=kλ时，（k=1,2,3，…）时，干涉后的光增强，对应的薄膜层即显现λ波长对应的光的颜色，由此可得，所述薄膜层与显示的颜色之间的关系满足：2nd=kλ，及，d= kλ/2n。
在本实施例中，以二氧化硅薄膜为例，假如我们需要某一区域的二氧化硅薄膜显示紫色，根据可见光中紫色光的波长（公知常识，为一范围值0.38-0.42μm，代表值为0.42μm）及二氧化硅薄膜材料的折射率（n=1.54），经公式d= kλ/2n可得所需多晶硅薄膜层的最小厚度为0.146μm，在本实施例中，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设的比例关系，比如为一正比关系，通过所述薄膜层的厚度可以推算出前驱体溶液层的厚度，这样就可以在基体表面涂覆上述厚度的前驱体溶液层，经过激光加热烧结退火，即可得到所需厚度的薄膜层，在可见光下，紫色光的波长满足上述预设的关系，而其他色光不满足该关系，因此该薄膜层显现为紫色，若要得到显现其他颜色的薄膜层，则可以通过下表对应关系选择薄膜层的厚度。
作为另一种实施例，所述二氧化硅薄膜层的厚度也可以为最小厚度的整数倍，其显现颜色依然为紫色。
薄膜层显现颜色与薄膜层最小厚度的对应关系如下表所示：
薄膜颜色 紫色 蓝色 绿色 黄色 橙色 红色
薄膜厚度 0.146μm 0.155μm 0.185μm 0.192μm 0.201μm 0.244μm
在本实施例中，所述激光为连续激光、长脉冲激光、短脉冲激光或超短脉冲激光。
在本实施例中，所述前驱体溶液层和/或基体对所述激光有吸收，因此在确定前驱体溶液层或基体的材料后，在选取激光的时候，要选取特定波长的激光，这些特定波长的激光是可以被前驱体溶液层或基体至少其中之一所吸收的，若选取的激光不能被吸收，则会影响打标效果。
在本实施例中，所述不同分区的前驱体溶液层由计算机控制系统控制同一激光头进行烧结退火。
在本实施例中，所述同一激光头采用遍历的方式对所述不同分区进行烧结退火。
作为另一种实施例，所述不同分区的前驱体溶液层由计算机控制系统控制多个激光头进行烧结退火。
在本实施例中，所述多个激光头同时对所述不同分区进行烧结退火。
如图2所示，为本发明打标方法的各流程效果图，第一幅图中所示为待打标的基体，第二幅图中所示是在待打标的基体上涂覆一层预设厚度的前驱体溶液层，第三幅图中所示为经由符合上述预设条件的激光对前驱体溶液层进行烧结退火后所形成的效果图，此时，前驱体溶液层已变为薄膜层，此时的薄膜层可以为同一颜色的单色薄膜层，也可以为不同颜色的彩色薄膜层，这些都根据待打标图像来设定。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方法，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种彩色打标方法，其特征在于，包括：
在基体表面形成前驱体溶液层；
将所述前驱体溶液层根据预设的标记图像的颜色进行分区；
采用激光对不同分区的前驱体溶液层进行烧结退火，形成不同厚度的薄膜层，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设关系；
所述不同厚度的薄膜层显示为不同的颜色，并组成所述预设的标记图像；
其中，所述不同厚度的薄膜层与所述薄膜层显示的颜色之间的关系满足：
d＝kλ/2n
其中，d为所述薄膜层的厚度，λ为薄膜层显示的颜色对应的可见光的波长，n为薄膜层的折射率，(k＝1，2，3，…)。
2.根据权利要求1所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述薄膜层的厚度与所述前驱体溶液层的厚度满足预设的比例关系。
3.根据权利要求1所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述激光为连续激光、长脉冲激光、短脉冲激光或超短脉冲激光。
4.根据权利要求3所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述前驱体溶液层和/或基体对所述激光有吸收。
5.根据权利要求3所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述不同分区的前驱体溶液层由计算机控制系统控制同一激光头进行烧结退火。
6.根据权利要求5所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述同一激光头采用遍历的方式对所述不同分区进行烧结退火。
7.根据权利要求3所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述不同分区的前驱体溶液层由计算机控制系统控制多个激光头进行烧结退火。
8.根据权利要求7所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述多个激光头同时对所述不同分区进行烧结退火。
9.根据权利要求1所述的一种彩色打标方法，其特征在于，所述前驱体溶液层为溶胶凝胶或纳米粒子油墨。
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