黑色打标技术

黑色打标是一种激光加工工艺，在不去除材料的情况下使表面上产生颜色极深、高对比度的标记。极短的激光脉冲会在表面形成纳米级结构。 微结构表面可确保减少光线散射，实现视角均匀的永久性标记深黑着色。若利用超短激光脉冲进行此类打标，则这种变色还将在特定的参数范围内具备耐腐蚀性。原因：由于使用超短脉冲激光器，热影响区极小，因此表面上残留足够的自由铬来形成自愈合氧化层。

黑色打标的优势概述

视角稳定性

黑色打标的一大优势是所谓的视角稳定性。周期性纳米结构反射和吸收经过多次散射的光线，使得从各个视角都有非常高的均匀对比度。特别是在运用大量装饰件的钟表或汽车行业，这是一项优良特性。

深黑色着色

通过激光加工使金属显著变色——直至呈现深黑色调。此外，通过黑色打标形成强烈的对比度和无反射的哑光外观，由此再度显著提升对于微小像素的人工和机器可读性。

精细标记

利用超短脉冲激光器的黑色打标非常适合于相当细小的标记或小规格 DMC（二维码） 以及 UDI（唯一器械标识）码。与其他激光打标机相比，使用超短脉冲激光器时的脉冲宽度缩短近万倍，能量也更高，同时还可采用极小光斑尺寸进行打标。因此，该工艺特别适合生成精细标记。

耐腐蚀性

很多行业需要耐腐蚀标记。例如根据欧盟医疗器械产品条例，必须在植入物或手术器械上标记可追溯的 UDI 码（唯一器械标识码）。由于作用时间较短，因此表面的化学完整性得以保留，这是因为铬原子几乎不会扩散到下层中。黑色打标可实现各种各样的耐腐蚀标记，这些标记即使经过多次清洁与钝化循环仍清晰可辨。

符合 UDI 的标注

欧盟医疗器械产品条例和美国 FDA（食品药品管理局）的法规要求通过可追溯的 UDI 码（唯一器械标识）持久可辨地打标医疗技术产品。利用超短脉冲的黑色打标因其特性，最佳满足 UDI 标记的所有这些要求。因此，即便是微小尺寸的 UDI 码，凭借其耐腐蚀性、视角稳定性以及深黑着色亦持久可辨。

工艺说明

1. 表面结构：脉冲宽度在皮秒或飞秒量级的超短脉冲激光器为耐腐蚀的黑色打标奠定基础。它们使材料加工几乎不受热力和机械影响。因为激光脉冲——以及能量输入的持续时间——非常短，以至完全没有向相邻原子的温度传导，从而也避免参数选择不当时（例如在通常回火时）可能产生的热应力裂纹。因此，人们也将其称为“冷加工”。通过激光器使材料具有纳米级结构。
2. 氧化层：除了表面结构化，铬氧化层在耐腐蚀的黑色打标中还发挥另一个核心作用：由于与采用纳秒激光器的退火打标相比热影响更小，表面上残留了足够的自由铬以促进钝化层的自愈合过程。在此期间形成含有铬铁矿 (Fe2+Cr2O4) 和磁铁矿 (Fe3O4) 的耐腐蚀涂层或是由混合相组成的涂层：FeFe2-xCrxO4（铁铬尖晶石）。
3. 钝化：打标后，接着是清洁医疗产品。由于较长作用时间、腐蚀性清洁剂或高温，激光标记的可读性和耐久性可能受到影响。因此，通常采用有针对性的钝化工艺进行后处理。由硝酸或柠檬酸组成的酸浴去除表面上容易发生反应的成分（如自由铁离子），并且有助于干净快速形成新的铬氧化层，以实现更好的耐腐蚀性。同时，在该工艺期间将清洁表面和溶解硫化物。