Laser Coloring on Titanium Plate

鄭睿皙 林孟澤、廖珈揚
國立中正大學
robot131452018@gmail.com
「領域:熱與統計物理」
「對象:大一」
「對象:大二以上」
「類型一:教案」
「類型二:實驗-學生成果」
摘要內容
本研究探討光纖雷射雕刻技術於鈦金屬表面誘導顯色之物理機制與參數控制。實驗採用 30 W 光纖雷射雕刻機,藉由調控雷射功率(3–12 W)與掃描速度(50–275 mm/s),系統性分析其顯色範圍與色域分布。實驗結果顯示,相較於不鏽鋼基材,鈦金屬具有更寬廣且豐富的顯色能力。為進一步探討顯色機制,本研究以 Matlab 建立高斯雷射光束之熱傳導數值模型,模擬雷射加工過程中的表面溫度分布,並結合反射光譜分析進行驗證。結果指出,顯色現象主要源自雷射加熱所形成之二氧化鈦(TiO₂)薄膜,其光學干涉效應導致不同波長光的選擇性反射,進而產生多樣化色彩。最後,透過 CIE 1931 色度座標系統進行量化分析,本研究建立了雷射加工參數、表面峰值溫度與顯色波長之間的關聯性,並成功實作具高飽和度與良好重現性的客製化彩色圖樣。研究成果可作為雷射彩色標記技術於工業設計、防偽標籤及金屬表面裝飾等應用之參考。

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