블랙마킹의 이점 중 하나는 안정적인 시야각입니다. 모든 각도에서 동일하게 유지되는 선명한 콘트라스트는 빛을 여러 번 분산시켜 반사 및 흡수하는 규칙적인 나노 구조로 인해 가능한 것입니다. 특히 다량의 가시적 부품이 사용되는 시계 또는 자동차 산업에서 이는 제품의 품질을 결정짓는 중요한 요소입니다.
![블랙 마킹 표면 구조 근접 촬영](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/4/1/csm_TRUMPF-applications-blackmarking-REM_8e94b62f7e.jpg)
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.
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백서: 내부식성 블랙 마킹
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공정 설명
![블랙 마킹 프로세스 스케치 - 블랙 마킹 원리](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/f/6/csm_TRUMPF-applications-Black-Marking-functional-diagram-EN_3464e992cc.jpg)
- 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.
- 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.
- 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.
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