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ブラックマーキング (黒色印字) | TRUMPF
ブラックマーキングの表面構造の近接撮影

ブラックマーキング – 耐久性のある、深黒色の腐食耐性のマーク

ブラックマーキングはレーザー加工の方法で、材料を損傷せず非常に黒く十分なコントラストの文字を表面に取り付けます。非常に短いレーザーパルスがナノメートル範囲で表面に構造を作り出します。このマイクロ構造の表面により、光の集束を抑え、不変で安定性の高いブラックマーキングになります。この文字に超短レーザーパルスを使用すると、特定のパラメータ範囲で色変更箇所が耐腐食性を維持します。その理由は、超短パルスレーザーを使用することにより、熱影響ゾーンが非常に小さくなり、十分な遊離クロムが表面に残ることで自己修復プロセスができるためです。

お客様のメリット一覧

プロセスの説明

ブラックマーキングの工程図 - ブラックマーキングの方法

  1. 表面構造: 腐食耐性のあるブラックマーキングの基礎は、ピコ秒またはフェムト秒のパルス時間を持つ超短パルスレーザーです。材料にほとんど熱や機械的な影響を与えずに加工することができます。レーザーパルスが短い、つまりそれに伴ってエネルギー入力の時間が短くなることから隣接する原子への温度移動が一切生じず、また例えば不適切なパラメータ選択で通常のアニーリングで生じるような熱応力による亀裂も回避することができます。この理由からこれは「非熱加工」とも呼ばれます。レーザーにより材料はナノメートル単位で構造化されます。
  2. 酸化物層: 表面構造化に加え、腐食耐性のブラックマーキングにおける第二の中心的役割を果たすのがクロム酸化物層です。ナノ秒レーザーを使ったアニーリングと比べて熱影響がわずかなことから、十分な遊離クロムが表面に残り、これが不動態皮膜の自己修復プロセスを促進します。これにより腐食耐性のより高いクロム酸塩 (Fe2+Cr2O4) と磁鉄鉱 (Fe3O4) による層、またはFeFe2-xCrxO4 (鉄・クロム・スピネル) の混合相による層が得られます。
  3. 不動態化: マーキング後、医療製品の清掃が行われます。その際、長い処理時間、刺激性の洗剤、あるいは高温により、レーザーマーキングの可読性および耐久性が損なわれる可能性があります。そのため多くの場合、後処理で不動態化を行います。ここでは硝酸またはクエン酸の酸性浴によって、遊離鉄イオンなどの表面の反応性成分が除去され、新しいクロム酸化物層の純粋で急速な生成が促進されてより優れた耐腐食性を得ることができます。同時に処理中に表面が清浄化され、硫化物が溶解します。

黒色印字のアプリケーション例

TRUMPF製品を使った医療バルブへのブラックマーキング

脳の圧力均等化のためレーザーマーキングされたバルブ

恒久的に読取り可能なマークは、インプラントの一意の識別およびトレーサビリティに不可欠です。図示されたシャントは水頭症の治療に使用され、余分な脳水を脳室から皮下に導き、腹部に排出します。

膿盆

ステンレス製膿盆にはブラックマーキングを用いて、一意のトレーサビリティを持ち腐食耐性があるUDIコード (機器固有識別子) がマーキングされます。

レーザーマーキングしたメス、トレーサビリティのためのUDIコード

メス / クランプ

メスやクランプのような外科用器具にも、非常に高いパルスピーク出力により、多くの洗浄サイクルにも耐えることのできる深黒色で腐食のないUDIコードを付けることができます。

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