Hliník patrí medzi materiály náročnejšie na laserové značenie kvôli svojim fyzikálnym vlastnostiam. Je vysoko odrazivý pre infračervené svetlo a zároveň výborne vedie teplo, takže energia laseru sa ľahko rozptýli mimo miesto dopadu. Dôsledkom je, že laser nezanechá dostatočne kontrastnú stopu. Najmä na surovom, povrchovo neupravenom hliníku býva laserový popis svetlý až belavý a horšie čitateľný.
Laser síce povrch hliníka mikroskopicky zdrsní alebo mierne nataví, ale nespôsobí výrazné sfarbenie, pretože hliník pri oxidácii netmavne (jeho oxid je číry). Typicky vzniká svetlosivý až strieborný popis, ktorý má nízky kontrast voči podkladu. Na zvýšenie kontrastu je potrebné dodať viac energie na menšiu plochu: hliník sa dá značiť hlbším gravírovaním (vznikne tieňovaný reliéf) alebo špeciálnymi postupmi, pri ktorých dôjde k lokálnej karbonizácii nečistôt v hliníku a popis mierne stmavne. V praxi sa pri holom hliníku väčšinou uspokojíme s bielym či svetlým popisom, alebo sa použije predúprava, napr. eloxovanie.
Naopak eloxovaný (anodizovaný) hliník sa laserom značí veľmi dobre – laser odstráni vrstvu eloxu, ktorá býva zafarbená, a odkryje tak svetlý kovový povrch. Tým vzniká výrazný kontrast: svetlé strieborné značenie na tmavo eloxovanom podklade, alebo naopak tmavé značenie na svetlom eloxe, podľa farby. Značenie eloxu nevyžaduje taký vysoký výkon, pretože oxid hlinitý (elox) absorbuje laserovú energiu lepšie než čistý kov. Ide v podstate o odstránenie povrchovej vrstvy.
Vhodný typ laseru
Preferovanou voľbou na značenie hliníka je vláknový laser. Napriek odrazivosti hliníka dokáže vláknový laser pri správnych nastaveniach nasmerovať do povrchu dostatok energie, aby vznikla viditeľná stopa. Platí to pre čistý aj eloxovaný hliník. Je však potrebné počítať s tým, že značenie surového hliníka môže mať nižší kontrast. Často sa volí hlbšie gravírovanie, aby značenie bolo čitateľné vďaka tieňu reliéfu.
CO₂ laser je na priame značenie holého hliníka nevhodný. Hliník silne odráža aj 10,6 µm žiarenie, takže účinok je minimálny. Výnimkou je opäť značenie cez povrchovú vrstvu. Pri eloxovanom hliníku je CO₂ laser veľmi účinný pri odparovaní vrstvy oxidov a farbiva. V praxi možno eloxované štítky či diely značiť ako vláknovým, tak CO₂ laserom – oba dokážu elox odstrániť. Vláknový laser môže byť presnejší na malé detaily, CO₂ laser zas rýchlejší na väčšie plochy (napr. logá) v závislosti od použitej optiky.
Odporúčané parametre
Na značenie holého hliníka vláknovým laserom sa odporúča zvýšiť výkon a znížiť rýchlosť skenovania oproti štandardným hodnotám. Tým sa kompenzuje rýchly odvod tepla – viac energie musí byť dodané na jednotku plochy, inak sa materiál nestačí dostatočne zahriať a zmeniť. Z praktických skúseností vyplýva, že na svetlý hliník je vhodné použiť čo najvyšší výkon laseru (napr. 100 % 30 W zdroja) a pomalú rýchlosť (napr. 100–200 mm/s), prípadne opakovaný prechod.
Frekvencia pulzov sa volí stredná (desiatky kHz); príliš vysoká frekvencia by zbytočne zahrievala okolie a príliš nízka by mohla vytvárať drsnejší povrch. Pri eloxovanom hliníku nie sú parametre také kritické. Na odstránenie vrstvy stačí stredný výkon a stredná rýchlosť, typicky napr. 50 % výkon 20 W laseru, rýchlosť ~300–500 mm/s, frekvencia ~30–50 kHz, jeden prechod. CO₂ laser na odstraňovanie eloxu pracuje skôr v kontinuálnom alebo vysokofrekvenčnom režime.
Existujú pokročilé postupy s MOPA lasermi, ktoré dokážu na leštenom hliníku vytvoriť aj tmavosivý až čierny popis (využitím veľmi krátkych pulzov a vysokých frekvencií, ktoré oxidujú povrch bez roztavenia vrstvy). Tieto metódy však vyžadujú precízne nastavenie parametrov a pomalší proces.
Vláknový vs CO₂ laser pri hliníku
Vláknový laser dokáže značiť hliníkové diely bez potreby akýchkoľvek prísad či povlakov, čo je výhoda oproti napr. elektrochemickému leptaniu alebo tlači. Značenie je ihneď suché, trvalé a odolné. Pri eloxovaných dieloch laser nahrádza mechanické rytie alebo mikroúder a ponúka vyššiu rýchlosť a flexibilitu (môže značiť variabilné dáta, QR kódy a pod.).
Nevýhodou je ťažkosť dosiahnutia naozaj tmavého kontrastu na surovom hliníku. CO₂ laser má výhodu pri eloxovaných povrchoch – umožňuje rýchlo odstrániť vrstvu bez kontaktu a bez opotrebenia šablón (ako pri sieťotlači). Nevýhodou CO₂ je, že neznáša priamy kov; pri neeloxovanom hliníku je prakticky nepoužiteľný bez špeciálnych prípravkov.