导致机壳上盖塑料镭雕不清晰的原因竟是？

导致机壳上盖塑料镭雕不清晰的原因竟是？

镭雕也叫激光雕刻，是一种用光学原理进行表面处理的工艺，多运用于电子制造、汽车电子、航空航天等领域。

近期我们发现一批塑料机壳上盖通过镭雕进行标记，偶些批次镭雕后字迹出现不清晰的现象，利用体视显微镜观察对比发现NG镭雕字迹颜色偏白、宽度较窄、字迹较浅，特别是字迹边界，几乎看不到镭雕痕迹；而OK镭雕颜色偏黄，字迹比较饱满。接下来我们将进一步分析失效机理，寻找失效原因。

测试分析

1 形貌观察

首先对两件镭雕位置进行形貌观察，如图1所示：NG件镭雕表面气泡数量相对于OK镭雕表面较少，NG件发泡较少。

图1. NG件、OK件镭雕位置SEM图片

同样观察发现：OK件非镭雕位置表面纹路较深，立体感较强，比较粗糙，而NG 非镭雕位置表面纹路较浅，比较平坦。

图2. NG件、OK件非镭雕位置SEM观察典型图片

2 切片分析

对NG件与OK件切面进行观察发现，两者镭雕位置均呈凸起状态，且有大量气孔，均有起泡，只是NG件起泡程度较小，起泡高度在60~65um之间，而OK起泡程度较高，高度在75um左右，如图4所示。

图3. NG件与OK件切面SEM对比图片

3 材质分析

3.1 主材质分析

对NG与OK主成分进行分析， 结果如图4所示：两者主成分为聚碳酸酯，其中1776cm-1归属于聚碳酸酯中C=O伸缩振动吸收峰；1599cm-1、1503cm-1归属于聚碳酸酯中苯环的骨架振动；1223cm-1、1193cm-1、1163cm-1一组归属于聚碳酸酯中C-O-C伸缩振动吸收峰；830cm-1归属于苯环的对位取代。

图4. NG件与OK件 FTIR对比谱图

3.2 有机助剂分析

对有机助剂进行分析，通过对谱峰分析，如图5所示：两者均含有抗氧剂1076，除此之外，OK件在保留时间5.4min多出一峰，此峰为甲基丙烯酸正丁酯，沸点较低，易汽化，产生气泡，有助于镭雕。

图5. NG件与OK件四氢呋喃萃取液GCMS谱图

3.3 填料分析

将NG件和OK件放入陶瓷坩埚中，经过高温灼烧后测其灰分（无机填料）含量，结果显示：NG件灰分含量为1.38‰，OK件灰分含量为2.00‰。

对两者灰分进行形貌观察：两者均为两种颜色组成，一种是黄色，另外一种是白色；NG灰分黄色偏暗黄，而OK黄色偏淡黄；此外NG黄色灰分中还有一层透明的薄层。

图6. NG与OK灰分体视显微镜图片

对两者灰分形貌进行观察，黄色均为微小颗粒，OK黄色比较密实，NG黄色比较疏松；如图8所示。白色均为晶须状如图9所示。

图7. NG黄色灰分与OK黄色灰分SEM图片

图8. NG白色灰分与OK白色灰分SEM图片

对黄色灰分进行元素分析，得知两者黄色灰分主要元素为Ti和O，疑似氧化钛，NG黄色灰分中透明薄膜的元素相比较其他位置，Al含量较高，NG白色灰分与OK白色灰分主要元素是Ti、O、K，疑似六钛酸钾晶须。

4 GPC分析

对NG与OK相对分子量进行分析，发现：两者相对分子量及分子量分布无明显差别。

5 综合分析

镭雕是利用激光器发出高能量脉冲镭射光束，光束作用于材料时，在树脂和添加剂的作用下将光能转变为热能，导致材料表面发生熔融、发泡、变色、汽化或者炭化、从而形成与背景有差异的图文标记，激光打标的工作原理如图9所示：

图9. 镭雕的原理

没有添加剂的情况下，不着色的透明PC不具备激光打标性，因为激光透过树脂，光热效应无法转换，加入激光打标剂的着色PC很容易被激光标记，通过炭化或者起泡，在表面形成深色或者浅色的印记，激光照色表面的三种现象如下图所示：

不同填料由于其金属元素的种类以及化学价态的不一样对光的敏感性是不一样的，在激光打标中，填料对打标效果是辅助的，如高折射率的氧化钛和氧化锆会增加光在基体中的行走路线，导致基体对激光的吸收含量过多，增加发泡的几率；不同颜色的氧化钛折射率会有所差别，会对激光的行走路线产生影响；折射率折中的滑石粉，氧化硅等的辅助作用比较综合，发泡和成炭几率相当。

结论

机壳镭雕后字迹不清晰的原因是机壳中上盖成分发生了变化， 缺少了甲基丙烯酸正丁酯有机助剂以及更换了氧化钛填料，导致镭雕时起泡程度降低，影响了字迹清晰度。

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