導(dǎo)致機(jī)殼上蓋塑料鐳雕不清晰的原因竟是？

鐳雕也叫激光雕刻，是一種用光學(xué)原理進(jìn)行表面處理的工藝，多運(yùn)用于電子制造、汽車電子、航空航天等領(lǐng)域。

近期我們發(fā)現(xiàn)一批塑料機(jī)殼上蓋通過(guò)鐳雕進(jìn)行標(biāo)記，偶些批次鐳雕后字跡出現(xiàn)不清晰的現(xiàn)象，利用體視顯微鏡觀察對(duì)比發(fā)現(xiàn)NG鐳雕字跡顏色偏白、寬度較窄、字跡較淺，特別是字跡邊界，幾乎看不到鐳雕痕跡；而OK鐳雕顏色偏黃，字跡比較飽滿。接下來(lái)我們將進(jìn)一步分析失效機(jī)理，尋找失效原因。

測(cè)試分析

1 形貌觀察

首先對(duì)兩件鐳雕位置進(jìn)行形貌觀察，如圖1所示：NG件鐳雕表面氣泡數(shù)量相對(duì)于OK鐳雕表面較少，NG件發(fā)泡較少。

圖1. NG件、OK件鐳雕位置SEM圖片

同樣觀察發(fā)現(xiàn)：OK件非鐳雕位置表面紋路較深，立體感較強(qiáng)，比較粗糙，而NG 非鐳雕位置表面紋路較淺，比較平坦。

圖2. NG件、OK件非鐳雕位置SEM觀察典型圖片

2 切片分析

對(duì)NG件與OK件切面進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，兩者鐳雕位置均呈凸起狀態(tài)，且有大量氣孔，均有起泡，只是NG件起泡程度較小，起泡高度在60~65um之間，而OK起泡程度較高，高度在75um左右，如圖4所示。

圖3. NG件與OK件切面SEM對(duì)比圖片

3 材質(zhì)分析

3.1 主材質(zhì)分析

對(duì)NG與OK主成分進(jìn)行分析， 結(jié)果如圖4所示：兩者主成分為聚碳酸酯，其中1776cm-1歸屬于聚碳酸酯中C=O伸縮振動(dòng)吸收峰；1599cm-1、1503cm-1歸屬于聚碳酸酯中苯環(huán)的骨架振動(dòng)；1223cm-1、1193cm-1、1163cm-1一組歸屬于聚碳酸酯中C-O-C伸縮振動(dòng)吸收峰；830cm-1歸屬于苯環(huán)的對(duì)位取代。

圖4. NG件與OK件 FTIR對(duì)比譜圖

3.2 有機(jī)助劑分析

對(duì)有機(jī)助劑進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)譜峰分析，如圖5所示：兩者均含有抗氧劑1076，除此之外，OK件在保留時(shí)間5.4min多出一峰，此峰為甲基丙烯酸正丁酯，沸點(diǎn)較低，易汽化，產(chǎn)生氣泡，有助于鐳雕。

圖5. NG件與OK件四氫呋喃萃取液GCMS譜圖

3.3 填料分析

將NG件和OK件放入陶瓷坩堝中，經(jīng)過(guò)高溫灼燒后測(cè)其灰分（無(wú)機(jī)填料）含量，結(jié)果顯示：NG件灰分含量為1.38‰，OK件灰分含量為2.00‰。

對(duì)兩者灰分進(jìn)行形貌觀察：兩者均為兩種顏色組成，一種是黃色，另外一種是白色；NG灰分黃色偏暗黃，而OK黃色偏淡黃；此外NG黃色灰分中還有一層透明的薄層。

圖6. NG與OK灰分體視顯微鏡圖片

對(duì)兩者灰分形貌進(jìn)行觀察，黃色均為微小顆粒，OK黃色比較密實(shí)，NG黃色比較疏松；如圖8所示。白色均為晶須狀如圖9所示。

圖7. NG黃色灰分與OK黃色灰分SEM圖片

圖8. NG白色灰分與OK白色灰分SEM圖片

對(duì)黃色灰分進(jìn)行元素分析，得知兩者黃色灰分主要元素為Ti和O，疑似氧化鈦，NG黃色灰分中透明薄膜的元素相比較其他位置，Al含量較高，NG白色灰分與OK白色灰分主要元素是Ti、O、K，疑似六鈦酸鉀晶須。

4 GPC分析

對(duì)NG與OK相對(duì)分子量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：兩者相對(duì)分子量及分子量分布無(wú)明顯差別。

5 綜合分析

鐳雕是利用激光器發(fā)出高能量脈沖鐳射光束，光束作用于材料時(shí)，在樹脂和添加劑的作用下將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑢?dǎo)致材料表面發(fā)生熔融、發(fā)泡、變色、汽化或者炭化、從而形成與背景有差異的圖文標(biāo)記，激光打標(biāo)的工作原理如圖9所示：

圖9. 鐳雕的原理

沒(méi)有添加劑的情況下，不著色的透明PC不具備激光打標(biāo)性，因?yàn)榧す馔高^(guò)樹脂，光熱效應(yīng)無(wú)法轉(zhuǎn)換，加入激光打標(biāo)劑的著色PC很容易被激光標(biāo)記，通過(guò)炭化或者起泡，在表面形成深色或者淺色的印記，激光照色表面的三種現(xiàn)象如下圖所示：

不同填料由于其金屬元素的種類以及化學(xué)價(jià)態(tài)的不一樣對(duì)光的敏感性是不一樣的，在激光打標(biāo)中，填料對(duì)打標(biāo)效果是輔助的，如高折射率的氧化鈦和氧化鋯會(huì)增加光在基體中的行走路線，導(dǎo)致基體對(duì)激光的吸收含量過(guò)多，增加發(fā)泡的幾率；不同顏色的氧化鈦折射率會(huì)有所差別，會(huì)對(duì)激光的行走路線產(chǎn)生影響；折射率折中的滑石粉，氧化硅等的輔助作用比較綜合，發(fā)泡和成炭幾率相當(dāng)。

結(jié)論

機(jī)殼鐳雕后字跡不清晰的原因是機(jī)殼中上蓋成分發(fā)生了變化， 缺少了甲基丙烯酸正丁酯有機(jī)助劑以及更換了氧化鈦填料，導(dǎo)致鐳雕時(shí)起泡程度降低，影響了字跡清晰度。

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