Метод изменения цвета поверхности титана при локальном окислении наносекундными лазерными импульсами
В. П. Вейко [и др.], Известия вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 3. С. 243-248
Рассмотрен метод изменения цвета поверхности титана ВТ1-0 путем локального окисления наносекундными лазерными импульсами. Представлены результаты спектрофотометрических исследований образцов, на основе которых проанализированы изменения их колориметрических характеристик в зависимости от параметров облучения и определены закономерности изменения цвета поверхности титана в зависимости от угла наблюдения. Установлено, что при увеличении угла падения света характерный вид спектров не меняется, но наблюдается их параллельный сдвиг в ультрафиолетовую область.
Введение. Известно, что поверхность некоторых металлов приобретает цвет вследствие
нагревания их на воздухе до определенных температур. Такие цвета, называемые цветами побежалости, возникают из-за интерференции света в тонких оксидных пленках, образующихся
на поверхности при нагревании. Формирование данных пленок возможно как традиционными методами (анодирование, тепловой метод, термохимический метод), так и лазерными.
Оборудование и материалы. В экспериментах использовались пластины титана ВТ1-0 размером 50х50х0,7 мм и шероховатостью Ra = 0,64 мкм. Облучение производилось на воздухе с помощью лазерного технологического комплекса "Минимаркер-2" на базе волоконного иттербиевого лазера с длиной волны 1,064 мкм, с частотой следования импульсов 20—99 кГц и длительностью импульсов 100 нс. Плотность мощности излучения варьировалась от 0,85·107 до 2,91·107 Вт/см2 . Сфокусированный на поверхность образца пучок излучения с диаметром d0= 50 мкм перемещается со скоростью Vs = 1…250 мм/с. После прохождения одной строки с перекрытием Lx, %, пучок перемещается по оси Y на следующую строку с перекрытием Lу, %. Во время перемещения пучка по оси Y генерация излучения отсутствует. Количество импульсов, попадающее в облученную область диаметром d0, по осям X и Y равно соответственно Nx=df/Vs и Ny=dN. Для исследования поверхности использовался оптический микроскоп "Carl Zeiss Axio Imager A1M".
Результаты и обсуждение.
Спектры отражения образцов R(λ) до и после обработки при различных значениях Nx представлены на рис. 2, а, б (а — Ny =1; б — Ny =5). Спектр поверхности титана до обработки отличается от спектров облученных областей, для которых характерно наличие одного мак- симума и одного минимума в видимой области спектра. Характерно, что при увеличении Nx минимум сильно сдвигается в инфракрасную область спектра, а положение максимума практически не изменяется. Самый высокий коэффициент отражения имеют образцы с наиболь- шими значениями перекрытий по оси X, соответствующие голубому или синему цвету. Следует отметить также, что с уменьшением значения Nx ширина максимума уменьшается и он становится менее выраженным.
По полученным спектрам отражения были рассчитаны цветовые координаты в программ- ной среде Lab VEIW. В зависимости от угла наблюдения цветовые характеристики облученного образца так- же различаются. Это следует, в частности, из анализа измерений коэффициентов отражения образцов титана до и после обработки (при Nx= 120, Ny=6) под различными углами λ=0…70°; результаты измерений представлены на рис. 4, а, б соответственно.
Заключение. Рассмотрен способ изменения цвета поверхности технического титана ВТ1-0 в результате ее локального лазерного окисления с помощью волоконного лазера с на- носекундной длительностью импульсов.
Источники, полная версия:
По данное теме предлагается следующая полезная информация, которая Вам поможет:
|
на сайте научно-технического журнала «Известия высших учебных заведений. Приборостроение» .
