표면 구조 블랙 마킹 근접 촬영

블랙 마킹 - 지속적이고 뚜렷하면서도 부식에 강한 마킹

블랙 마킹은 재료를 깎아내지 않고 표면에 어두운 음영 문자를 새기는 레이저 가공 프로세스 중 하나입니다. 극초단 레이저 펄스를 통해 표면에 나노미터 범위의 구조를 형성합니다. 이 때 표면은 미세 구조화되어 빛의 산란이 감소하고 마킹 홈과 음영이 영구적으로 유지됩니다. 이러한 마킹에 사용되는 레이저 펄스는 극초단 펄스로, 변색된 부위는 일정한 파라미터 범위를 벗어나지 않으며 부식되지 않습니다. 그 이유는 바로 극초단 펄스 레이저의 사용을 통한 열 전도 지점이 매우 작기 때문에 영향을 받지 않은 크롬이 표면에 남아있어 자가치유력을 지닌 산화물 층이 형성되기 때문입니다.

이점 한 눈에 확인하기

공정 설명

블랙 마킹 프로세스 스케치 - 블랙 마킹 원리

  1. 표면 구조: 부식에 강한 블랙 마킹의 근간은 피코초 또는 페토초 단위의 펄스 지속 시간을 갖는 극초단 펄스 레이저입니다. 이를 통해 재료를 열 및 물리적 영향 없이 가공하는 것이 가능해집니다. 이는 레이저 펄스와 에너지 전달 시간이 매우 짧아 인접한 원자에 온도 영향이 없고, 일반적인 어닐링 과정과 같이 부적절한 파라미터가 선택된 경우 발생할 수 있는 열 응력 균열을 예방할 수 있기 때문입니다. 따라서 이를 "냉간 가공"이라고 합니다. 레이저를 통해 재료에 나노미터 단위의 구조가 형성됩니다.
  2. 산화물 층: 표면 구조와 산화 크로뮴은 블랙 마킹이 내식성을 가질 수 있도록 하는데 두 번째로 중요한 역할을 하는 요소입니다. 나노초 레이저를 이용하는 어닐링 가공보다 열영향을 더 적게 받기 때문에 표면에 패시브층의 자가회복 절차를 촉진하는 크로뮴이 충분히 남아있게 됩니다. 이때 크로뮴철광(Fe2+Cr2O4) 및 자철광(Fe3O4)으로 된 내식성 층 또는 FeFe2-xCrxO4 복합층(철-크롬-스피넬)이 형성됩니다.
  3. 패시베이션: 마킹 후에는 의료제품 세척이 이루어집니다. 이때 긴 노출 시간, 강한 세척제 또는 높은 온도가 레이저 마킹의 가독성과 내구성을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 후속 처리 목적으로는 보통 의도된 패시베이션 작업이 이루어집니다. 이때 산욕처리를 통해 질산칼륨 또는 구연산에서 철 이온과 같이 높은 반응성을 갖는 요소가 제거되며, 내식성 향상을 위한 새로운 산화크로뮴의 생성이 촉진됩니다. 그 과정에서 동시에 표면이 세척되고 황화물이 분해됩니다.

블랙 마킹 적용 예시

TRUMPF 제품이 사용된 의료용 밸브에 새겨진 블랙 마킹

뇌압 조정용 레이저 마킹 밸브

지속적인 가독성이 보장되는 마킹은 임플란트의 명확한 식별 및 추적성을 위해 매우 중요합니다. 뇌수종("수두증") 치료에 사용되는 션트는 피하 뇌실에서 과도하게 생성된 뇌척수액을 복부로 이동시킵니다.

강낭콩 모양 접시

귀금속으로 된 강낭콩 모양 접시에서 확인할 수 있는 추적 가능한 내식성 UDI 코드(Unique Device Identification)는 블랙 마킹을 통해 새겨진 것입니다.

레이저로 마킹한 메스, 추적용 UDI 코드

메스 / 집게

메스 또는 집게와 같은 수술용 기구에서도 극도의 펄스 피크 출력을 이용하여 새겨진 선명한 내식성 UDI 코드를 확인할 수 있습니다. 이 코드는 빈번한 세척에도 끄덕없습니다.

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