激光打标机的医疗机械焊接应用

激光打标是在设备上永久打印公司徽标和产品信息以确保产品可追溯性的好方法。激光打标是一种直接零件打标（DPM）工艺，借助激光的灵活加工，在设备的使用上很容易创建唯一的设备标识符（UDI）、公司标志和文字、图形等。激光打标被广泛使用，例如在医疗和牙科设备中。 B. 例如用于标记接骨螺钉和用精密电子设备标记容器外壳。 B. 起搏器、助听器、人工晶状体和内窥镜器械。

适用于激光打标的工业激光器根据波长、平均激光或持续脉冲可分为紫外激光器、绿光激光器、光纤激光器、二氧化碳（CO2）激光器和超短脉冲激光器（USP）。材料的特性、标记的类型和相关的质量要求决定了哪种光源是最佳选择。

不锈钢医疗产品打标已成为激光打标的一种特殊应用，这种应用呈增长趋势。

医疗器械的标识必须符合以下条件：

从各个方向都可以看到深色或黑色

保守派

无表面密封（无雕刻）

生物相容性

可承受多次高压灭菌器清洗

经过盐雾、高压锅、酸洗等多项严格测试，证明USP激光是医用激光打标的最佳选择。这种类型的标记通常用于在医用针头和插管上创建带状标记，以指示插入深度。

凹槽和桩

当超快激光撞击材料表面时，材料的微纳结构形态与入射激光的参数直接相关，特别是能量密度和脉冲数。

随着激光能量密度的增加，表面会形成微槽。凹槽的深度和宽度逐渐增加。随着激光能量的增加，形成的第一个微纳结构导致后续激光曝光过程中能量吸收不均匀，激光能量吸收不均匀导致部分材料表面快速熔化，强制流动。在表面张力和毛细表面波作用下。随着扫描时间的增加，激光的能量输出增加，毛细波变得杂乱无章。然后熔化的材料凝固形成不规则的凸起。随着扫描时间的增加，柱状簇的数量增加并且分布变平。

Qin 等人使用飞秒绿激光在钛表面上制造了几种微纳米结构。实验中使用的飞秒激光脉冲宽度为800飞秒，重复频率为600kHz，最大平均输出功率为75W，波长为515nm。扫描，然后通过检查扫描次数、能量密度和实际脉冲数来确定影响柱状凸轮结构的因素。微槽和微柱改变了材料的表面润湿性，这对于获得超亲水性和疏水性等特殊功能很重要。

与秦、吴等人一样，也是微纳激光飞秒的两种典型复合结构。实验结果表明，所得柱状微纳米结构具有超疏水表面特性。在激光能量密度为0.15 J/cm2、扫描距离为0.04 mm、扫描速度为4 mm/s的实验条件下，经激光处理的铝合金表面具有典型的柱状大柱状显微组织。表面给出了一系列任意形状。纳米结构的外观。柱状微结构将表面接触角（CA）从90.9°增加到155.5°，实现了超疏水性能。在铝合金表面形成了周期为104.2 m、深度为106.4 m的网格和沟槽微纳米结构。最后，获得了9.7°的稳定接触角，表明微纳米结构带是超亲水的。激光处理后的铝合金表面呈现出典型的柱状显微组织。实验结果表明，由于空气模型表面独特的二维复合结构，柱状微纳米结构实现了超疏水性。埋藏的微孔结构利用开放空腔的毛细作用作为驱动力，赋予超亲水特性并产生有针对性的水传输。

此外，Liu 等人举例说明了一种简单且廉价的方法，通过在聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 表面直接复制微纳米结构，从而获得通过超快激光纹理工艺获得的母料复制品的超疏水性。实验结果表明，亚微米纳米结构的层状结构显着提高了材料表面的疏水性。通过在通过超快激光织构制造的 304L 不锈钢参考上叠加微纹理和纳米粗糙度，在 PDMS 阴极和阳极复制品上形成疏水性所需的分层表面结构。刘的研究涉及使用超快激光制造微纳米结构加工模型，这是一种间接的微通道表面加工方法。另一方面，江等人。已经通过超快的直接激光加工工艺开发了一系列具有特定形状和尺寸的微槽。使用高斯扩散 PS 激光器在 6061 铝合金基板上轻松制造了两个具有不同尺寸凹槽的 U 形微结构。

微槽的深度和间距与激光加工参数密切相关。纳米颗粒形成在微凹槽中，其尺寸从几十纳米到几百纳米不等。此外，纳米结构可以进一步增强强度降低效果。最初形成的覆盖有纳米颗粒的微槽是超亲水的，经过表面自由能的修饰后变成超疏水的。另一方面，Jan 等人提供了一种飞秒激光源，用于处理不同能量的样品，形成微米范围内的周期性能带结构。随着实验中脉冲能量密度的增加，微机械的表面结构也转变为微烷复合结构。样品的表面润湿性也从亲水变为疏水。研究表明，微槽的结构对材料表面的水分含量有重要影响。

Nyack 等人在各种金属（包括钛、铝、铜和不锈钢）的表面上制造了锥形微纳米结构。收缩微纳米结构的形成可以通过材料在超快激光辐射影响下的自组装来解释。结构的形态如图11所示。在钛和不锈钢上观察到锥形微观结构，而铝表面上的微锥比钛和不锈钢更不规则。然而，在可比较的实验条件下，在铜中没有发现微观特征。他们表明，在适当的实验条件下，金属的反射率受其原始亮度的控制，反射率非常低（接近于零）。 Ahmmed 还报告了钛、不锈钢、铝和铜暴露在飞秒激光下的微米级和纳米级特性。每个观察到的表面微观结构都是用四个可调参数的特定组合创建的，并检查了这些参数对尺寸性能的影响。

因此，我们发现虽然超快激光产生的微结构具有不同的形貌，但它们的形成机制是相似的，即烧蚀或自组装。在功能上，微结构通过改变材料的亲水性和疏水性，对材料表面的润湿性有很大的影响。