CVD人工鉆石全自動激光打標(biāo)系統(tǒng)

科普：

CVD—化學(xué)氣相沉積法，CVD技術(shù)是化學(xué)氣相沉積Chemical Vapor Deposition的縮寫。化學(xué)氣相沉積是通過化學(xué)反應(yīng)的方式，利用加熱、等離子激勵或光輻射等各種能源，在反應(yīng)器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物的一種技術(shù)。簡單來說就是：兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到基片表面上。從氣相中析出的固體的形態(tài)主要有下列幾種：在固體表面上生成薄膜、晶須和晶粒，在氣體中生成粒子。CVD人工鉆石就是沉積下來的晶粒。

CVD鉆石是一種由直徑10—30nm鉆石晶體合成的多結(jié)晶鉆石，簡單的說，就是一種實驗室培育的人工鉆石。

首先，必須清楚的是，CVD鉆石的化學(xué)成分是碳，與天然鉆石完全相同，只是CVD鉆石是通過技術(shù)手段合成的，而不是在地質(zhì)變化過程中自然形成的。CVD金剛石在化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能和物理性能方面與天然金剛石完全相同。天然鉆石和CVD鉆石更像人類和克隆人之間的關(guān)系。CVD鉆石是真正的鉆石。因此，不存在任何問題。然而，由于CVD鉆石的生長速度比天然鉆石快的多。

來源：CVD培育鉆石可以理解為人工模擬鉆石的生長環(huán)境制造出來的和天然鉆石成份一樣的鉆石，也就是實驗室鉆石，權(quán)威鑒定所可以鑒定并區(qū)別出來，生產(chǎn)方式是CVD培育鉆石和天然鉆石的區(qū)別。天然鉆石當(dāng)然是由金剛石加工成的名貴寶石，也是有價值的。天然鉆石在一系列溫度和壓力條件下生長，其溫度比CVD培育鉆石所用的溫度更高。在高溫下，鉆石生長為八面體晶體，但在較低的實驗室溫度下，它們生長為同時包含八面體和立方體晶面的晶體。

結(jié)構(gòu)：CVD培育鉆石和天然鉆石的區(qū)別就是一個是人工加工出來，一個是自然形成，但成份一樣，都是純碳結(jié)構(gòu)，硬度也一樣，據(jù)說還有其它的人造鉆石比天然鉆石更硬。天然鉆石的莫氏硬度是10，是自然界最堅硬的物質(zhì)之一。

價格：天然鉆石和CVD培育鉆石的價格區(qū)別，價格是價值的體現(xiàn)，天然鉆石的價值自不用多說。CVD培育鉆石不了解的人可能覺得會很便宜，其實不然，CVD培育鉆石的生產(chǎn)條件及其苛刻，所以生產(chǎn)出來的CVD培育鉆石成本也是較高的，就算是現(xiàn)在條件相對成熟一點，一克拉CVD培育鉆石也得幾千人民幣的價格，而天然鉆石一克拉少則兩三萬，多則七八萬，主要還得看鉆石品質(zhì)。

品質(zhì)：CVD培育鉆石由于是人為加工，所以在凈度和顏色上會比一般鉆石更優(yōu)，這也是CVD培育鉆石和純天然鉆石的區(qū)別。顏色和凈度對鉆石價格有很大影響，天然形成的品質(zhì)不能一概而論，有好的有次的。CVD培育鉆石的品質(zhì)往往會更優(yōu)，CVD培育鉆石切工出來的色彩也更是有過之而無不及。

大小：CVD培育鉆石可以加工出更多大顆粒鉆石，而天然鉆石大顆粒稀有且昂貴。

加工：CVD培育鉆石加工方法主要有兩種：高溫高壓法（HPHT鉆）和化學(xué)氣相沉積法（CVD鉆）。化學(xué)氣相沉積法則適合用來生產(chǎn)大克拉鉆石（主要是1克拉）。化學(xué)氣相沉積法是用微波加熱、放電等方法激活碳基氣體，比如甲烷，使之離解出碳原子和氫原子，再將游離的碳原子結(jié)合形成鉆石。通常CVD合成鉆石是在低壓高溫條件下進行，壓力一般小于一個大氣壓，溫度在1000度左右。

CVD人工鉆石的主要工藝制程：提供基底—提供氣源—產(chǎn)生等離子體—沉積碳原子—長晶過程（約2周以上）—穩(wěn)定和冷卻—激光切割初加工—激光打標(biāo)—拋光—化學(xué)處理—品質(zhì)檢測—激光切割二次加工—激光打標(biāo)—拋光—化學(xué)處理—品質(zhì)檢測—鉆石切面分析及3D模擬—激光切割三次精加工—拋光打磨—鉆石成品。

從上面的制程中我們可以清楚的知道，這里面有多道激光的制程，其中激光打標(biāo)也是重要的制程之一。

產(chǎn)品來料，由數(shù)字編碼變更為條形碼：

客戶要求：

1、人工只負責(zé)上下料和掃碼，其余所有工作由設(shè)備完成，避免人為因素操作錯誤。

2、只允許激光打標(biāo)在金剛石上表面，11位單線字，字高0.5-1mm，打標(biāo)深度≤0.05mm。

3、金剛石片的每一片來料厚度有一定差異，需要在激光打標(biāo)之前先測距并自動調(diào)整激光焦距。

4、增加視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)可以對產(chǎn)品進行定位打標(biāo)（根據(jù)產(chǎn)品的外邊框位置確定激光打標(biāo)的位置），打標(biāo)完成之后可以放大圖像實時查看產(chǎn)品打標(biāo)的效果。

5、配掃描槍，激光打標(biāo)之前先掃描產(chǎn)品包裝袋的條形碼自動生成打標(biāo)內(nèi)容。

為此，我們專門開發(fā)了一套全自動CVD鉆石激光打標(biāo)系統(tǒng)：

（1）、設(shè)備外形：

（2）、設(shè)備構(gòu)造：

（3）、設(shè)備內(nèi)構(gòu)：

（4）、設(shè)備尺寸：

（5）、設(shè)備配置參數(shù)：

激光器功率：10瓦紫外；

激光波長：355nm；

最小線寬：0.03mm（視材料）；

激光器冷卻方式：水冷；

工作環(huán)境溫度：10—30℃；

工作環(huán)境濕度：40%—80%，無結(jié)露；

打標(biāo)深度：≤0.1mm；

出光方式：朝下出光；

振鏡速度：≤10000mm/s；

重復(fù)精度：±0.003mm；

打標(biāo)范圍：常規(guī)100mm*100mm；

軟件要求：掃碼槍掃碼后自動生成激光打標(biāo)內(nèi)容；

整機耗電：≤1500瓦；

供電電網(wǎng)：220V/50Hz，波動范圍±5%，需有地線；

電磁信號干擾：安裝設(shè)備附近應(yīng)無強烈電磁信號干擾。安裝地周圍避免有無線電發(fā)射站（或中繼站）；

地基振幅：小于50um；振動加速度：小于0.05g。避免有大量沖壓等機床設(shè)備在附近；

煙塵：設(shè)備空間要求要保證無煙無塵，避免金屬拋光研磨等粉塵嚴(yán)重的工作環(huán)境；

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河南合贏激光科技有限公司，是河南為數(shù)不多的具有一定激光應(yīng)用能力的專業(yè)化激光公司，我們在自動化領(lǐng)域的研究，包括機器人的應(yīng)用，非常歡迎大家一同進行更多更深入的研究。

當(dāng)然，關(guān)于激光打標(biāo)機、激光雕刻機、激光打碼機、激光噴碼機，這些是我們的老本行，理應(yīng)最擅長，期待與大家合作共贏。

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