금속에 대한 레이저 인쇄·가공

금속에 대한 인쇄·가공 원리부터 레이저의 파장별 특징을 설명합니다.
알루미늄, 스테인리스, 철, 동, 초경, 금 도금 등 테마별 인쇄 예와 최적의 레이저 마킹기를 소개합니다.

금속 인쇄의 종류
금속 가공의 종류
금속의 흡수율에 대해서
알루미늄
스테인리스/철
초경
구리
금 도금

금속 인쇄의 종류

흑색(산화) 인쇄

인쇄할 대상 물체에 레이저광을 조사할 때 초점을 어긋나게 하여 열만 전달합니다. 절삭하지 않고 열만 가하면 표면에 산화막이 생성되고 이 산화막이 검게 보여 흑색으로 인쇄할 수 있습니다.

백색(절삭) 인쇄

인쇄할 대상 물체의 초점 위치에 레이저광을 조사합니다. 금속 표면을 세밀하게 절삭하여 표면에 요철을 만들면 빛의 난반사가 발생해 하얗게 보이도록 인쇄할 수 있습니다.

각인 인쇄

초점 위치에 레이저광을 조사하여 인쇄 대상 물체의 표면을 깎습니다. 이 레이저의 조사 횟수를 늘려 절삭량을 늘리고 인쇄를 깊이 각인할 수 있습니다.

표면층 박리

인쇄 대상 물체 표면의 피복이나 도금을 레이저로 조사하여 제거합니다. 그렇게 하면 바탕이 보이는 상태가 되어 인쇄가 부각되게 할 수 있습니다.

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금속 가공의 종류

컷

레이저 발진기에서 출력된 레이저광을 집광하고 조사 유닛을 통해 임의의 장소에 조사하여 대상 물체를 융해시킵니다. 비접촉이기 때문에 가공물에 응력이 작용하지 않고 변형이나 크랙 발생을 최소한으로 억제할 수 있습니다. 또한 가공 영역을 매우 세밀하게 지정할 수 있어서 바이트가 들어가지 않는 곳에 국소적으로 홀을 뚫거나 절단 등을 할 수도 있습니다.

납땜 배리어

소형·슬림화가 진행 중인 커넥터 단자는 땜납의 들뜸을 억제할 목적으로 납땜 배리어(니켈 배리어)를 설치하는 경우가 있습니다. 기존에는 도금 처리가 필요 없는 부분은 마스킹 처리를 했지만 마스킹 재료를 제거해야 하는 등의 번거로운 작업이 있었습니다. 이러한 사례에서도 레이저광에 의한 표면층 박리가 효과적입니다.

용접

레이저 용접은 대상 물체에 레이저광을 조사하여 금속의 한 부분에만 한정적으로 융해·응고시켜 접합하는 방법입니다. 고밀도의 에너지를 정확하게 지정한 장소에 조사할 수 있어서 고속으로 가공을 완료할 수 있고 열에 의한 재료의 왜곡도 최소한으로 억제할 수 있습니다. 기존에는 쉽게 변형되었던 얇은 재료 등의 용접 가공도 할 수 있습니다.

납땜

레이저의 열로 납땜 크림을 녹여 금속에 접합시킵니다.
레이저의 스폿을 국소적으로 조사할 수 있어서 소형 부품에도 대응합니다. 또한 부품 전체에 열이 가해지는 리플로 방식에 비해 부품에 대한 열 영향의 부하를 줄일 수 있습니다.

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금속의 흡수율에 대해서

아래는 금속의 재질에 따른 기본 파장(1064 nm)과 그린 레이저(532 nm)의 흡수율을 나타낸 그래프입니다. 철(Fe), 니켈(Ni), 알루미늄(AI)은 파장 변화에 따른 흡수율의 변화가 별로 크지 않습니다. 반면 금(Au), 동(Cu)은 파장 변화의 영향을 크게 받습니다. 금(Au)은 532 nm 파장에서의 흡수율은 약 30%이지만 1064 nm의 기본 파장에서는 흡수율이 10%도 되지 않습니다. 마찬가지로 동(Cu)은 532 nm의 파장에서는 흡수율이 약 40%이지만 1064 nm의 기본 파장에서는 10%도 되지 않는 흡수율을 나타내고 있습니다.

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알루미늄

흑색 인쇄

알루미늄 표면에 가시성이 높은 진한 회색으로 인쇄합니다. 레이저로 금속 표면에 열을 가해서 진한 회색으로 인쇄 부분을 변색시킵니다.

선정 포인트: 알루미늄은 반사율이 철이나 스테인리스보다 높으므로 피크 파워가 높은 레이저 마킹기를 선정합시다. 알루미늄 재질에는 기본 파장 레이저 마킹기가 최적이며, 빔 스폿 직경을 작게 설정하고 에너지 밀도가 높은 저스트 포커스 위치에서 인쇄하면 깔끔하게 발색됩니다.

권장 모델: 하이브리드 레이저 마킹기 MD-X 시리즈

백색 인쇄

소재 표면을 가볍게 깎아 백색으로 인쇄합니다.
금속 표면을 거칠게 하여 빛을 난반사시키면 백색으로 인쇄됩니다.

선정 포인트: 파워는 높이고 스캔 속도는 빠르게 설정하면 다양한 조건에서 안정적인 백색 인쇄가 실현됩니다. 흑색 인쇄처럼 기본 파장 레이저 마킹기가 최적입니다.

권장 모델: 하이브리드 레이저 마킹기 MD-X 시리즈

스테인리스/철

흑색 인쇄

열처리로 표면을 산화시키면 선명한 흑색으로 인쇄할 수 있습니다. 각인·부풀어 오르는 양을 1 μm 이하로 억제하여 인쇄할 수 있기 때문에 정밀 금속 부품에 대한 손상을 최소한으로 줄일 수 있습니다.

선정 포인트: 기본 파장 레이저 마킹기가 최적이며, 디포커스로 에너지 밀도를 낮춰 각인 없이 흑색 인쇄를 실현합니다. 고출력 타입 레이저 마킹기를 사용하면 더욱 고속으로 인쇄할 수 있습니다.

권장 모델: 하이브리드 레이저 마킹기 MD-X 시리즈

백색 인쇄

소재 표면을 가볍게 깎아 백색으로 인쇄합니다.
금속 표면을 거칠게 하여 빛을 난반사시키면 백색으로 인쇄됩니다.

선정 포인트: 파워는 높이고 스캔 속도는 빠르게 설정하면 다양한 조건에서 안정적인 백색 인쇄가 실현됩니다. 흑색 인쇄처럼 기본 파장 레이저 마킹기가 최적입니다.

권장 모델: 하이브리드 레이저 마킹기 MD-X 시리즈

초경

흑색 인쇄

알루미늄이나 스테인리스, 철처럼 부풀어 오르지 않은 흑색으로 인쇄할 수 있습니다.

선정 포인트: 공구 등 초경 재질은 크랙을 피하기 위한 Q 스위치 주파수의 미세 조정이 핵심입니다. 고피크 파워·단펄스 레이저를 생성할 수 있는 하이브리드 레이저 마킹기가 최적입니다.

권장 모델: 하이브리드 레이저 마킹기 MD-X 시리즈

백색 인쇄

소재 표면을 가볍게 깎아 백색으로 인쇄합니다.
금속 표면을 거칠게 하여 빛을 난반사시키면 백색으로 인쇄됩니다.

선정 포인트: 파워는 높이고 스캔 속도는 빠르게 설정하면 다양한 조건에서 안정적인 백색 인쇄가 실현됩니다. 흑색 인쇄처럼 기본 파장 레이저 마킹기가 최적입니다.

권장 모델: 하이브리드 레이저 마킹기 MD-X 시리즈

동

표면층 박리

동 재질의 표면을 얇게 깎는 인쇄로 마감 후 백색이 됩니다.

선정 포인트: 동은 반사율이 높으므로 피크 파워가 높은 레이저 마킹기를 선정합시다. UV 레이저는 기본 파장에 비해 금속 흡수율이 높으므로 인쇄 택 타임을 단축하고 대상 물체의 손상을 줄일 수 있습니다. 기본 파장 레이저로도 인쇄할 수 있지만 흡수율이 낮아 인쇄에 시간이 오래 걸리고 인쇄 부분에 그을음 등이 발생합니다.