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Nahaufnahme Oberflächenstruktur Blackmarking

Black Marking – Dauerhafte, tiefschwarze und korrosionsbeständige Markierungen

Black Marking ist ein Verfahren in der Laserbearbeitung, das zu einer äußerst dunklen, kontrastreichen Beschriftung der Oberfläche ohne Abtrag des Materials führt. Extrem kurze Laserpulse führen auf der Oberfläche zu Strukturen im Nanometerbereich. Die mikrostrukturierte Oberfläche sorgt dafür, dass die Streuung des Lichts reduziert wird und eine permanent tiefe und blickstabile Schwärzung der Markierung entsteht. Sind die zu dieser Beschriftung genutzten Laserpulse ultrakurz, bleibt die Farbänderung in bestimmten Parameterbereichen zudem korrosionsbeständig. Der Grund: Durch den Einsatz der Ultrakurzpulslaser ist die Wärmeeinflusszone äußerst klein und damit verbleibt ausreichend freies Chrom auf der Oberfläche, sodass sich eine selbstheilende Oxidschicht bilden kann.

Ihre Vorteile im Überblick

Verfahrensbeschreibung

Verfahrensskizze Blackmarking - wie geht Schwarzmarkieren

  1. Oberflächenstruktur: Die Grundlage für korrosionsbeständiges Black Marking bilden Ultrakurzpulslaser mit einer Pulsdauer im Bereich von Piko- oder Femtosekunden. Sie machen es möglich, dass Materialien quasi ohne thermische und mechanische Beeinflussung bearbeitet werden können. Denn der Laserpuls - und damit die Dauer des Energieeintrags - ist so kurz, dass der Temperaturtransport zu den angrenzenden Atomen erst gar nicht zustande kommt und so auch thermische Spannungsrisse, die bei unangepasster Parameterwahl beispielsweise beim gewöhnlichen Anlassen entstehen können, vermieden werden. Aus diesem Grund spricht man auch von einer "kalten Bearbeitung". Durch den Laser wird das Material im Nanometerbereich strukturiert.
  2. Oxidschicht: Neben der Oberflächenstrukturierung spielt eine Chromoxidschicht die zweite zentrale Rolle beim korrosionsbeständigen Schwarzmarkieren: Durch die geringere Wärmeeinwirkung im Vergleich zur Anlassbeschriftung mit Nanosekundenlasern, verbleibt genug freies Chrom in der Oberfläche, welches den Selbstheilungsprozess der Passivschicht fördert. Hierbei entstehen korrosionsbeständigere Schichten mit Chromit (Fe2+Cr2O4) und Magnetit (Fe3O4) bzw. Schichten aus einer Mischphase: FeFe2-xCrxO4 (Eisen-Chrom-Spinell).
  3. Passivierung: Nach der Markierung folgt die Reinigung der Medizinprodukte. Die Lesbarkeit und Haltbarkeit der Lasermarkierung kann dabei aufgrund langer Einwirkzeiten, scharfer Reinigungsmittel oder hoher Temperaturen beeinträchtigt werden. Zur Nachbehandlung wird deshalb häufig auf ein gezieltes Passivierungsverfahren zurückgegriffen. Hierbei entfernt ein Säurebad aus Salpeter- oder Zitronensäure reaktionsfreudige Bestandteile der Oberfläche wie freie Eisenionen und unterstützt das saubere, schnelle Wachstum einer neuen Chromoxidschicht für eine noch bessere Korrosionsbeständigkeit. Gleichzeitig wird während des Verfahrens die Oberfläche gereinigt und Sulfide aufgelöst.

Anwendungsbeispiele für Schwarzmarkieren

Blackmarking auf einem medizinischen Ventil mit TRUMPF Produkten

Lasermarkierte Ventile zum Druckausgleich im Gehirn

Dauerhaft gut lesbare Markierungen sind für die eindeutige Identifizierung und Rückverfolgbarkeit von Implantaten elementar wichtig. Der abgebildete Schand wird zur Behandlung des Hydrocephalus ("Wasserkopf") eingesetzt und leitet das überschüssige Hirnwasser von den Ventrikeln unter der Haut ab bis in den Bauchraum.

Nierenschale

Nierenschalen aus Edelmetall werden per Black Marking mit einem eindeutig rückverfolgbaren, korrosionsbeständigen UDI-Code (Unique Device Identification) versehen.

Lasermarkiertes Skalpel, UDI Code zur Nachverfolgbarkeit

Skalpell / Klemme

Auch auf OP-Besteck wie Skalpellen oder Klemmen entstehen dank der extremen Pulsspitzenleistungen tiefschwarze, korrosionsfreie UDI Codes, die zahlreichen Reinigungszyklen standhalten.

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White Paper: Korrosionsbeständiges Schwarzmarkieren

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