Hliník patří mezi materiály náročnější na laserové značení kvůli svým fyzikálním vlastnostem. Je vysoce odrazivý pro infračervené světlo a zároveň výborně vede teplo, takže energie laseru se snadno rozptýlí mimo místo dopadu. Důsledkem je, že laser nezanechá dostatečně kontrastní stopu. Zejména na surovém, povrchově neupraveném hliníku bývá laserový popis světlý až bělavý a hůře čitelný.
Laser sice povrch hliníku mikroskopicky zdrsní nebo mírně nataví, ale nezpůsobí výrazné zabarvení, protože hliník při oxidaci netmavne (jeho oxid je čirý). Typicky vzniká světle šedý až stříbřitý popis, který má nízký kontrast vůči podkladu. Pro zvýšení kontrastu je potřeba dodat více energie na menší plochu: hliník se dá značit hlubším gravírováním (vznikne stínovaný reliéf) nebo speciálními postupy, kdy dojde k lokální karbonizaci nečistot v hliníku a popis mírně ztmavne. V praxi se u holého hliníku většinou smíříme s bílým či světlým popisem, nebo se použije předúprava, např. eloxování.
Naopak eloxovaný (anodizovaný) hliník se laserem značÍ velmi dobře – laser odstraní vrstvu eloxu, která bývá obarvená, a odkryje tak světlý kovový povrch. Tím vzniká výrazný kontrast: světlé stříbřité značení na tmavě eloxovaném podkladu, nebo naopak tmavé značení na světlém eloxu, podle barev. Značení eloxu nevyžaduje tak vysoký výkon, protože oxid hlinitý (elox) absorbuje laserovou energii lépe než čistý kov. Jde v podstatě o odstranění povrchové vrstvy.
Vhodný typ laseru
Preferovanou volbou pro značení hliníku je vláknový laser. Navzdory odrazivosti hliníku dokáže vláknový laser při správných parametrech nasměrovat do povrchu dost energie, aby vznikla viditelná stopa. Platí to pro čistý i eloxovaný hliník. Je však nutné počítat s tím, že značení surového hliníku může mít nižší kontrast. Často se volí hlubší gravírování, aby značení bylo čitelná díky stínu reliéfu.
CO₂ laser je pro přímé značení holého hliníku nevhodný. Hliník silně odráží i 10,6 µm záření, takže účinek je minimální. Výjimkou je opět značení přes povrchovou vrstvu. U eloxovaného hliníku je CO₂ laser velmi účinný v odpaření vrstvy oxidů a barviva. V praxi lze eloxované štítky či díly značit jak vláknovým, tak CO₂ laserem – oba dokáží elox odstranit. Vláknový laser může být preciznější na malé detaily, CO₂ laser zase rychlejší na větší plochy (např. loga) v závislosti na použité optice.
Doporučené parametry
Pro značení holého hliníku vláknovým laserem se doporučuje zvýšit výkon a snížit rychlost skenování oproti standardním hodnotám. Tím se kompenzuje rychlý odvod tepla – více energie musí být dodáno na jednotku plochy, jinak se materiál nestačí dostatečně ohřát a změnit. Z praktických zkušeností vyplývá, že na světlý hliník je vhodné použít co nejvyšší výkon laseru (např. 100% 30W zdroje) a pomalou rychlost (např. 100–200 mm/s), případně opakovaný průchod.
Frekvence pulzů se volí střední (desítky kHz); příliš vysoká frekvence by zbytečně ohřívala okolí a příliš nízká by mohla dělat drsnější povrch. U eloxovaného hliníku nejsou parametry tak kritické. K odstranění vrstvy stačí střední výkon a střední rychlost, typicky např. 50% výkon 20W laseru, rychlost ~300–500 mm/s, frekvence ~30–50 kHz, jeden průchod. CO₂ laser pro odstraňování eloxu pracuje spíše v kontinuálním nebo vysokofrekvenčním režimu.
Existují pokročilé postupy s MOPA lasery, které dokážou na leštěném hliníku vytvořit i tmavě šedý až černý popis (využitím velmi krátkých pulzů a vysokých frekvencí, které oxidují povrch bez roztavení vrstvy). Tyto metody ale vyžadují precizní nastavení parametrů a pomalejší proces.
Vláknový vs CO₂ laser u hliníku
Vláknový laser dokáže značit hliníkové díly bez potřeby jakýchkoli přísad či povlaků, což je výhoda oproti např. elektrolytickému leptání nebo tisku. Značení je ihned suché, trvalé a odolné. U eloxovaných dílů laser nahrazuje mechanické rytí nebo mikroúder a nabízí vyšší rychlost a flexibilitu (může značit variabilní data, QR kódy apod.).
Nevýhodou je obtížnost dosažení opravdu tmavého kontrastu na surovém hliníku. CO₂ laser má výhodu u eloxovaných povrchů – umožňuje rychle odstranit vrstvu bez kontaktu a bez opotřebení šablon (jako u sítotisku). Nevýhodou CO₂ je, že neznačí přímo kov; u neeloxovaného hliníku je prakticky nepoužitelný bez speciálních prostředků.