導致機殼上蓋塑料鐳雕不清晰的原因竟是？

鐳雕也叫激光雕刻，是一種用光學原理進行表面處理的工藝，多運用于電子制造、汽車電子、航空航天等領域。

近期我們發現一批塑料機殼上蓋通過鐳雕進行標記，偶些批次鐳雕后字跡出現不清晰的現象，利用體視顯微鏡觀察對比發現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。接下來我們將進一步分析失效機理，尋找失效原因。

測試分析

1 形貌觀察

首先對兩件鐳雕位置進行形貌觀察，如圖1所示：NG件鐳雕表面氣泡數量相對于OK鐳雕表面較少，NG件發泡較少。

圖1. NG件、OK件鐳雕位置SEM圖片

同樣觀察發現：OK件非鐳雕位置表面紋路較深，立體感較強，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NG件與OK件切面進行觀察發現，兩者鐳雕位置均呈凸起狀態，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對比圖片

3 材質分析

3.1 主材質分析

對NG與OK主成分進行分析， 結果如圖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伸縮振動吸收峰；1599cm-1、1503cm-1歸屬于聚碳酸酯中苯環的骨架振動；1223cm-1、1193cm-1、1163cm-1一組歸屬于聚碳酸酯中C-O-C伸縮振動吸收峰；830cm-1歸屬于苯環的對位取代。

圖4. NG件與OK件 FTIR對比譜圖

3.2 有機助劑分析

對有機助劑進行分析，通過對譜峰分析，如圖5所示：兩者均含有抗氧劑1076，除此之外，OK件在保留時間5.4min多出一峰，此峰為甲基丙烯酸正丁酯，沸點較低，易汽化，產生氣泡，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，經過高溫灼燒后測其灰分（無機填料）含量，結果顯示：NG件灰分含量為1.38‰，OK件灰分含量為2.00‰。

對兩者灰分進行形貌觀察：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

對兩者灰分形貌進行觀察，黃色均為微小顆粒，OK黃色比較密實，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

對黃色灰分進行元素分析，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NG與OK相對分子量進行分析，發現：兩者相對分子量及分子量分布無明顯差別。

5 綜合分析

鐳雕是利用激光器發出高能量脈沖鐳射光束，光束作用于材料時，在樹脂和添加劑的作用下將光能轉變為熱能，導致材料表面發生熔融、發泡、變色、汽化或者炭化、從而形成與背景有差異的圖文標記，激光打標的工作原理如圖9所示：

圖9. 鐳雕的原理

沒有添加劑的情況下，不著色的透明PC不具備激光打標性，因為激光透過樹脂，光熱效應無法轉換，加入激光打標劑的著色PC很容易被激光標記，通過炭化或者起泡，在表面形成深色或者淺色的印記，激光照色表面的三種現象如下圖所示：

不同填料由于其金屬元素的種類以及化學價態的不一樣對光的敏感性是不一樣的，在激光打標中，填料對打標效果是輔助的，如高折射率的氧化鈦和氧化鋯會增加光在基體中的行走路線，導致基體對激光的吸收含量過多，增加發泡的幾率；不同顏色的氧化鈦折射率會有所差別，會對激光的行走路線產生影響；折射率折中的滑石粉，氧化硅等的輔助作用比較綜合，發泡和成炭幾率相當。

結論

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

*** 以上內容均為原創，如需轉載，請注明出處 ***