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レーザー刻印をしたい方必読!【金属別事例あり】適したレーザー・金属を徹底紹介!

レーザー加工 | 2021年04月22日

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金属にレーザー刻印をしてみたいと考えても、どうすれば良いかわからないのではないでしょうか。 記念品やプレゼントなどの金属部に、ロゴや企業名、名前を刻みたいなど、要望は様々あるでしょう。また、トレーサビリティが必要な金属製品にも、レーザー刻印は欠かせません。

「印字は、どのような出来上がりになるのだろう?」

「どの金属にも刻めるのだろうか・・・」 

レーザー刻印は、どんな金属なら可能で、どの様な仕上がり具合になるのか、また価格や注文ロット数なども気になるところです。

この記事では、レーザー刻印をしたいと思っている方の疑問が解決できるよう、適したレーザーや金属、印字の種類などを、金属別の事例を挙げてわかりやすく解説します。

レーザー刻印に適した金属

基本的に、レーザーを照射できる金属は、すべてレーザー刻印が可能です。高硬度な材質にも印字できます。

レーザー刻印に適している主な金属の中から、13種類ご紹介しましょう。 

レーザー刻印に適した金属

  1. ステンレス鋼

  2. アルミニウム

  3. 陽極酸化アルミニウム(アルマイト)

  4. チタン、チタン合金

  5. カーバイド(炭化物)

  6. プラチナ

  7. 真鍮

  8. 被覆金属(めっき)

  9. 合金鋼


参考記事

レーザー加工の原理や仕組み、メリット・デメリットについて詳しくは【レーザー加工】原理や種類、メリット・デメリットを専門家が紹介!! をご覧ください。


金属レーザー加工の用途

レーザーで刻印された金属の用途には、色々あります。宣伝や広告のための商材に刻印するロゴや企業名、ギフトに刻むメッセージや名前など、企業から個人まで多種多様な利用法があるのです。

レーザー刻印の用途

  • 表札・標識・看板・ネームプレート

  • 指輪や時計などの宝飾品

  • ペン・万年筆

  • カトラリーなどの食器

  • 栓抜き・ポケットナイフ・包丁

  • ライター             

  • キーホルダー・鍵

  • 携帯電話・ノートPC・タブレット

  • 額縁

  • ギフト商品・サンプル品


トレーサビリティへの活用

レーザー加工機による金属への刻印・マーキングは、デジタル制御による精密さや正確さ、錆などの腐食に強い耐久性があるため、幅広い業界でトレーサビリティとしても活用され始めています。

トレーサビリティは、日本語で「追跡可能」という意味です。

つまりトレーサビリティとは、どこで誰がどんなものを使って作り、どこからどこへ流通し、どのような店で販売されたかなど、履歴が追跡・特定できるようにすることです。そのため、組み立て、流通、販売の流れの中、製造者・仕入れ先・販売元などが、レーザー刻印された製品や部品のナンバーやバーコードで記録できるようにする必要があります。

レーザー刻印なら、摩擦に強く消えにくい印字で、限られた小スペースの中に、製造年月日や製造元、製造番号やロットナンバーなどの膨大な情報を刻むことが可能です。

製品や部品の履歴が追跡できるようになれば、品質管理や安全面・環境面の向上などにおいて、大いに役立ちます。今や、工場製品をはじめ、自動車や電子部品、医療業界など様々な分野で、利用されています。

Mitsuriは金属レーザー加工を依頼できる多数のメーカーと提携しています。お見積もりは無料なので、お気軽にご相談ください。


刻印に適したレーザーの種類

金属の印字に適したレーザーには、どのようなものがあるでしょうか。

レーザー加工の種類は、媒体から大きく分けてガスレーザーと固体レーザーの2つがあります。

 ガスレーザーは、従来CO2レーザーが使われています。

様々な素材に、安価に刻印ができるため汎用性が高く、コストパフォーマンスにも優れているので、最も使用されているレーザー加工です。

個体レーザーは、YAG/YVO4やファイバーレーザーがあります。

金属のレーザー加工は、目に見えない近赤外線領域の1.03~1.09μmの波長のレーザーが向いていますので、ファイバーレーザーやYAG/YVO4レーザーなどが最適です。


CO2レーザー(ガスレーザー)

CO2レーザーは、二酸化炭素のガスを利用したもので、波長10.6μmの遠赤外線域のレーザー光になります。遠赤外線になるほど金属へのレーザー光の吸収率が下がるため、金属を加工しにくくなります。そのため、アルミニウム、真鍮、銅、鉄、チタンなどの反射率の高い金属にCO2レーザー加工するには、工業用並みの高出力が必要になります。

ただし、アルマイト処理されたアルミは、アルマイト層のみをレーザーで気化させることで、文字や絵柄を作ることは得意です。

他に、マーキング用の溶剤やテープを使用し、レーザーで地金に接着することでマーキングができます。


ファイバーレーザー(固体レーザー)

高出力のCO2レーザーの他、金属・被覆金属に適しているのは、ファイバーレーザーになります。ファイバーレーザー加工は、アルミニウム、真鍮、銅、鉄、チタンなどのレーザー光を反射しやすい金属にも使えます。

消えにくく耐久性に優れた金属刻印ができます。

CO2の100倍のレーザー強度があるファイバーレーザーは、金属彫刻やアニーリング方式の金属マーキング(焼きなまし)にもぴったりです。

焼きなましとは、金属を気化させずに適度に加熱後、ゆっくり冷却する熱処理のこと。金属の表面にダメージを与えず、凹凸のない刻印ができます。 

加工機の値段は高価ですが、ガス補充の必要がなくエネルギー効率も良いため、ランニングコストは安くなります。


YAGレーザー/YVO4レーザー(固体レーザー)

YAG/YVO4レーザーは、ファイバーレーザーと同じ波長である1.064μmのレーザーを照射して、金属・被覆金属の加工を得意とします。YAGとYVO4の違いは、使用している結晶の違いによるもので、結晶にNd(ネオジム)を添加して加工するのは同じです。

YAGレーザーとは、Y(イットリウム)・A(アルミニウム)・G(ガーネット)の結晶を用いた固体レーザーです。

YVO­4レーザーは、Y(イットリウム)・V(バナデイト)・O4(オキサイド)、もしくはY(イットリウム)・VO4(バナード)の結晶構造を持つレーザーになります。

YAG/YVO4レーザーは、主にレーザーマーキングに使われます。そのため、アルミや銅などの反射しやすい金属の加工もできます。金属を削らないため、素材の強度や耐久性を損なうことなく、ずっと残る印字が可能です。

ただし、CO2レーザーやファイバーレーザーより価格やランニングコストが高くなります。


金属印字の種類

レーザー加工で金属に印字する場合、金属表面を彫ったり、マーキングしたりすることで、材料の焼けや変色もなく、耐久性のある印字が可能です。

金属印字の種類は、5つあります。

黒色印字

黒色印字は、酸化印字とも言います。黒字印字は、金属表面の温度をレーザー照射で上昇させて酸化させ、酸化膜を形成することで印字するからです。

基材が金属の場合、酸化膜が黒いため、黒い色の印字になります。


白色印字

白色印字は、金属を削って印字するため、削り印字とも呼ばれます。

レーザー照射で表面を凹凸に削り、光の乱反射を使って白く浮き上がるようにする印字法です。


彫り込み印字

レーザーの照射回数を増やして金属を複数回に渡り、深めに彫り込むことで印字したものが、彫り込み印字です。白色印字と違って彫った面が平らなため、印字は金属と同じ色になります。

刻印後に基材を塗装しても、印字が見えなくなることはありません。


表面層剥離印字

加飾層剥離印字とも言われる表面層剥離印字は、金属基材の表面を覆っているめっき層やインキ塗膜などの加飾層を、レーザーで削り取り、地金の基材と表面の加飾層とのコントラストで文字や絵柄を浮き上がらせる印字方法です。


レーザーマーキング

ある色だけを反射するように削ることで、色を塗らずに光の干渉だけで発色させる印字法です。

金属を酸化被膜で覆い、酸化被膜を削って厚みを変えることで反射する光を調節し、色彩を表現します。

レーザーマーキングは、チタンやステンレス鋼、クロム、ニオブなどの金属に適した印字法です。


【金属別】レーザー刻印事例

レーザー刻印事例を主な金属で、3つご紹介します。

アルミ-アルマイト処理

 アルマイト処理をしているアルミであれば、CO2レーザーで刻印することが可能です。アルマイトの層のみをレーザーで削り、下地のアルミが見えるように表面剥離をし、刻印しています。


ステンレス YAGレーザー

YAGレーザー加工は、CO2レーザーに比べて5倍の集光ができるため、細かいデザインや文字の刻印が可能です。ステンレスに、肉眼で確認が難しいほどの小ささで、印字することもできます。


真鍮

レーザー刻印を使えば、真鍮に美しい文様や緻密な文字、図形などを刻印することができます。

デジタル制御の上、レーザー照射がピンポイントなため、熱変形などの余計な基材への負担を、最小限にとどめることが可能です。


まとめ

レーザ加工に適したレーザーや金属、印字の種類などの基礎知識を解説しました。

レーザーは3種類、印字法は5種類あります。レーザが照射できる金属にはレーザー加工を施せますが、それぞれの金属に適したレーザーや印字法があります。

金属加工には、ファイバーレーザーやYAG/YVO4レーザーが最適ですが、レーザーマークで印字する場合、CO2レーザーもきれいに仕上がります。

また、色彩が表現できるレーザーマーキングにより、レーザー刻印の多様な使い道が広がっていくことでしょう。 

記念品やプレゼントなどに、ロゴや企業名、名前を刻印したい方やトレーサビリティにレーザー加工を役立てたい場合は、レーザー加工を得意とするMitsuriに、お気軽にお問い合わせください。


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この記事を書いた人
Mitsuri編集部
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Mitsuriは、お客様に寄り添い、製造プロセスに関わる課題をトータルに解決する「お客様の最適な生産活動を達成するコーディネーター」です。記事内容に関するお問い合わせはこちらへ。

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