Ăn mòn và khắc laser Inox: kỹ thuật tạo hoa văn, logo sắc nét

Trong nhóm hoàn thiện bề mặt inox, bên cạnh đánh bóng hay đánh xước, kỹ thuật ăn mòn và khắc/đánh dấu laser là cách hiệu quả để tạo hoa văn, logo, mã số bền đẹp. Bài viết này cung cấp hướng dẫn chọn công nghệ, thiết lập thông số, quy trình thi công và xử lý sau gia công để đạt độ sắc nét, độ bền ăn mòn tối ưu trên các mác inox thông dụng như 201/304/316.

Tổng quan các kỹ thuật tạo dấu trên inox

1) Ăn mòn hóa học (chemical etching)

– Nguyên lý: Loại bỏ vật liệu bằng phản ứng hóa học có kiểm soát tại vùng không được che phủ (resist). Thường dùng FeCl3 (clorua sắt) làm dung dịch ăn mòn cho inox; tốc độ khắc ổn định, bề mặt phẳng, mép khắc sạch.
– Độ sâu điển hình: 10–200 µm; có thể sâu hơn với thời gian ngâm dài và resist dày.
– Độ chính xác: đường nét tối thiểu ~0,2–0,3 mm với photoresist chất lượng, sai số ±0,1–0,2 mm tùy chiều dày tấm và kiểm soát khuấy/ nhiệt.
– Ưu điểm: Bề mặt nền ít biến dạng, phù hợp sản lượng trung bình–lớn, khả năng khắc đồng đều trên tấm lớn và chi tiết mỏng.
– Nhược điểm: Quản lý hóa chất, xử lý thải bắt buộc; chu trình chuẩn bị (làm sạch, dán resist, phơi UV) cần kỷ luật quy trình.

2) Ăn mòn điện hoá (electrochemical marking/etching)

– Nguyên lý: Dùng điện cực và điện giải tiếp xúc cục bộ, dòng điện làm hoà tan kim loại tại vùng stencil. Phù hợp đánh số, logo trên chi tiết đã gia công cơ khí.
– Độ sâu: 1–25 µm (đánh dấu nông). Có thể tạo tương phản đen/xám bằng chuyển hoá bề mặt.
– Ưu điểm: Thiết bị gọn, dễ triển khai tại xưởng; đánh dấu số lượng nhỏ–vừa, mã serial, dụng cụ.
– Nhược điểm: Độ sâu hạn chế, không phù hợp hoa văn sâu hoặc mảng lớn.

3) Khắc/đánh dấu laser trên inox

– Loại nguồn: Fiber laser 1064 nm là phổ biến. MOPA fiber cho phép điều chỉnh độ rộng xung để ủ màu/black marking đẹp và ổn định hơn.
– Các chế độ:
– Laser engraving (khắc sâu): Bóc vật liệu nhiều pass, độ sâu 20–100+ µm.
– Laser etching (khắc nông): Tạo nhám/đổi màu bề mặt 5–25 µm.
– Laser annealing (ủ màu): Không bóc vật liệu; nung tạo lớp oxide màu đen/xám bám rất tốt, hầu như không ảnh hưởng chống gỉ nếu làm đúng.
– Ưu điểm: Linh hoạt, không tiêu hao hoá chất, độ nét cao, tốc độ nhanh cho lô nhỏ–vừa, dữ liệu thay đổi theo lô dễ dàng (serial, QR).
– Nhược điểm: Diện tích trường khắc giới hạn theo thấu kính; khắc sâu trên tấm dày cần nhiều pass/ thời gian. Tạo nhiệt cục bộ nếu tham số không đúng có thể làm giảm thụ động hóa tạm thời.

So sánh nhanh: chọn công nghệ nào?

– Cần hoa văn sâu, đồng đều trên tấm lớn: ưu tiên ăn mòn hóa học. Có thể sơn/đổ màu sau ăn mòn để tương phản cao.
– Cần đánh dấu linh hoạt, thay đổi dữ liệu, biên sắc nét, ít xử lý ướt: chọn laser. Khắc sâu cho bền cơ học; ủ màu (annealing/black marking) cho chống gỉ tốt và nền phẳng.
– Cần đánh số nhanh trên chi tiết đã lắp ráp: chọn ăn mòn điện hoá.

Độ bền chống gỉ:
– Tốt nhất: Laser annealing đúng tham số + thụ động hóa (passivation) sau khắc theo ASTM A967.
– Trung bình–tốt: Ăn mòn hóa học + rửa trung hoà + passivation.
– Trung bình: Khắc sâu/khắc nông laser nhưng không passivation; vẫn bền nếu môi trường không khắc nghiệt.

Lựa chọn theo vật liệu và bề mặt

– Inox 304/316: Cho màu đen ủ đẹp và ổn định; 316 kháng biển tốt hơn, màu đôi khi sâu hơn. 316 ít bị rỉ tràm sau khắc nếu passivation chuẩn.
– Inox 201: Hàm lượng Ni thấp, ủ màu có thể xám nhạt hơn; ưu tiên khắc sâu + sơn/nhựa đổ màu để tương phản.
– Bề mặt BA (gương), 2B, No.4, HL (hairline), bead-blast: Laser và ăn mòn đều làm việc tốt. Với HL, đặt logo theo/chéo vân để đọc rõ; ủ màu trên nền BA cho độ tương phản tối đa.

Quy trình thực hành chuẩn

Chuẩn bị bề mặt

– Tẩy dầu/ô nhiễm: rửa kiềm nhẹ, sau đó lau bằng IPA/acetone; tuân thủ làm sạch theo ASTM A380 trước xử lý.
– Khô hoàn toàn, tránh chạm tay trực tiếp vùng khắc/ăn mòn.

Quy trình ăn mòn hóa học (từng bước)

1) Dán màng photoresist khô 25–50 µm, cán ép không bọt.
2) Phơi UV qua film âm/dương tùy đồ án; tráng rửa kiềm (Na2CO3) hiện ảnh.
3) Ăn mòn bằng FeCl3 nồng độ công nghiệp (theo độ Baume của nhà cung cấp), khuấy/tuần hoàn, 40–50°C. Kiểm tra độ sâu theo thời gian.
4) Rửa nước, trung hoà kiềm nhẹ để loại ion Cl-, bóc resist.
5) Passivation: theo ASTM A967 (nitric hoặc citric) để phục hồi lớp thụ động.
6) Tuỳ chọn: sơn đổ màu epoxy hoặc UV sau khi làm nhám đáy rãnh, sấy đóng rắn.

Lưu ý an toàn: Hệ thống thông gió, khay chống tràn, xử lý bùn thải chứa Fe và Cl- theo quy định môi trường.

Quy trình ăn mòn điện hoá

1) Làm sạch bề mặt, đặt stencil (mylar/vải screen).
2) Dùng điện giải chuyên dụng cho inox, áp DC hoặc AC theo yêu cầu máy (vài volt–chục volt).
3) Chà pad điện cực 5–20 giây/vị trí tới khi đạt độ đen/độ sâu mong muốn.
4) Trung hoà/rửa sạch ion còn lại; có thể passivation nhanh bằng dung dịch citric loãng.

Quy trình khắc/đánh dấu laser

Thiết bị khuyến nghị:
– Fiber 20–60 W cho khắc/đánh dấu cơ bản; MOPA 60–100 W để ủ màu đen ổn định, khắc màu.
– Thấu kính F-Theta 110×110 mm (khắc chi tiết) hoặc 200×200 mm (mảng lớn). Ống hút khói, chụp bảo vệ, gá phẳng.

Thiết lập tham số cơ bản (tham khảo, cần tinh chỉnh theo máy):
– Khắc sâu 304/316 (fiber Q-switched): Power 60–100% công suất danh định, tốc 200–600 mm/s, tần số 30–60 kHz, hatch 0,02–0,06 mm, 5–20 pass, thổi khí.
– Khắc nông/tạo nhám: Power 20–50%, tốc 600–1500 mm/s, tần số 50–100 kHz, 1–3 pass.
– Ủ màu đen (MOPA): xung ngắn–trung bình, tần số cao (200–500 kHz), công suất trung bình, tốc 200–600 mm/s, slight defocus 0,1–0,3 mm; mục tiêu nung tạo oxide mà không bóc vật liệu. Thử trên scrap để đạt màu đen sâu, không loang.
– Khắc mã 2D/QR: ưu tiên khắc nông 2–10 µm, hatch chéo, tăng mật độ điểm để camera đọc tốt.

Sau khắc:
– Rửa sạch muội bằng IPA và khăn không sợi; không cọ mài với ủ màu (tránh xước oxide).
– Passivation: ngâm citric 4–10% ở 20–60°C trong 20–30 phút hoặc nitric theo công thức trong ASTM A967; rửa DI và sấy.

Thiết kế file và mẹo độ sắc nét

– Độ dày nét tối thiểu: 0,2 mm (ăn mòn hóa học) và 0,1 mm (laser). Với chữ rất nhỏ, chọn font sans, nét đồng đều; tránh serif mảnh.
– Raster vs vector: Laser khắc chữ/logo nên dùng vector để biên sắc; ảnh xám cần dither đúng tần số.
– Bù ăn mòn (etch compensation): Đồ án âm/dương cần bù 0,05–0,1 mm cho mép bị undercut trong ăn mòn hóa học, nhất là rãnh sâu.
– Hướng vân: Với tấm hairline, đặt hatch khắc vuông góc vân để tương phản tốt hơn.

Ảnh hưởng đến chống ăn mòn và xử lý sau gia công

– Khắc sâu hoặc ăn mòn làm lộ bề mặt mới; nếu không thụ động hóa, vùng này ban đầu kém bền hơn. Giải pháp: passivation theo ASTM A967 sau gia công để tái tạo lớp Cr2O3 bảo vệ.
– Ủ màu (annealing) đúng cách không bóc vật liệu, giữ chống gỉ tốt; tuy nhiên cần loại bỏ bất kỳ “heat tint” quá mức (nếu có) bằng pickling/passivation theo ASTM A380/A967.
– Môi trường khắc nghiệt (biển, hoá chất): ưu tiên inox 316, tránh bẫy nước trong rãnh sâu; có thể phủ clear-coat mỏng hoặc đổ epoxy đen trong rãnh sau ăn mòn.

Kiểm soát chất lượng và thử nghiệm

– Đo độ sâu: dùng profilometer kim/optical; mục tiêu 10–50 µm cho đánh dấu, 50–200 µm cho hoa văn chịu mài mòn.
– Độ tương phản: kiểm tra dưới ánh sáng khuếch tán; với QR/Datamatrix, xác nhận chất lượng theo tiêu chuẩn đọc mã (grading).
– Kháng ăn mòn: thử phun muối theo ASTM B117 khi cần chứng nhận; quan sát rỉ tràm tại mép khắc.
– Bám dính sơn/epoxy đổ màu: test băng dính cross-hatch.
– An toàn: hút khói laser đạt chuẩn, bảo vệ mắt 1064 nm; với hóa chất, trang bị PPE đầy đủ, tuyệt đối tránh dùng HF nếu không có đào tạo và quy trình an toàn chuyên biệt (HF cực độc, hấp thụ qua da – theo NIOSH).

Lỗi thường gặp và cách khắc phục

– Màu đen laser nhạt/xám: giảm tốc, tăng tần số, tối ưu chiều dài xung (MOPA), defocus nhẹ; đảm bảo bề mặt sạch dầu.
– Mép răng cưa khi ăn mòn: mask kém bám; tăng làm sạch trước khi dán resist, tăng thời gian phơi UV/độ dày resist.
– Rỉ nâu sau vài tuần: chưa passivation hoặc rửa clo chưa kỹ; áp dụng quy trình passivation citric/nitric, rửa DI, sấy.
– Biến màu nền khi khắc sâu: công suất/độ chồng pass quá cao; giảm hatch overlap, tăng thổi khí, chia pass mỏng.
– QR đọc kém: thiếu tương phản hoặc bavia; chọn ủ màu đen trên nền sáng, tăng mật độ hatch và kích thước module.

Ứng dụng điển hình và gợi ý kỹ thuật

– Biển tên máy, tem công nghiệp: laser ủ màu đen trên 304/316; hoặc ăn mòn 50–100 µm + sơn đen.
– Trang trí nội thất, thang máy: ăn mòn nông 10–30 µm theo họa tiết lặp + đánh xước HL; chọn 304/316 tùy môi trường.
– Dụng cụ, khuôn, dao: đánh dấu điện hoá nhanh với stencil; với logo vĩnh viễn, khắc laser sâu 30–80 µm.
– Thực phẩm/dược: ủ màu laser (không tạo hốc bám bẩn) + passivation citric.

Thông số khởi điểm khuyến nghị (để thử nghiệm)

– 304, khắc sâu: 30 W fiber, F-160; 80% power, 400 mm/s, 40 kHz, hatch 0,03 mm, 10–15 pass, khí thổi.
– 316, ủ màu đen (MOPA ≥60 W): 40% power, 300 mm/s, 300 kHz, pulse width trung bình, defocus +0,2 mm, 2–3 lớp hatch chéo.
– Ăn mòn FeCl3: nồng độ theo khuyến cáo nhà cung cấp (độ Baume công nghiệp), 45°C, khuấy đều; kiểm tra mỗi 30–60 s cho rãnh nông.

Lưu ý: Máy khác nhau cho kết quả khác nhau; luôn làm panel test trên phế liệu cùng mác inox và hoàn thiện bề mặt.

Case study ngắn

– Biển logo thang máy 304 HL: Laser MOPA ủ màu, trường 200×200, defocus +0,2 mm, tần số 300 kHz. Kết quả: đen sâu, không bavia, không ảnh hưởng vân HL; sau đó passivation citric 6%/25 phút, không xuất hiện rỉ tràm sau 240 giờ phun muối nội bộ.
– Tem máy công nghiệp 316 BA: Ăn mòn hóa học 80 µm bằng FeCl3, đổ epoxy đen 2K. Kết quả: tương phản cao, chống mài mòn; kiểm tra bám dính cross-hatch đạt 5B.

Tài liệu tham khảo

– ASTM A967/A967M – Standard Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts. https://www.astm.org/a0967_a0967m-17.html
– ASTM A380/A380M – Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts. https://www.astm.org/a0380_a0380m-17.html
– IPG Photonics – Application Notes: Laser Marking on Stainless Steel (fiber/MOPA). https://www.ipgphotonics.com
– TRUMPF – Laser marking of metals: process, parameters, black marking. https://www.trumpf.com
– Trotec Laser – Guide to laser marking and annealing on stainless steel. https://www.troteclaser.com
– NIOSH – Hydrofluoric Acid (HF) safety information. https://www.cdc.gov/niosh

Kết luận
Ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hoá và khắc/ủ màu laser đều có chỗ đứng riêng khi tạo hoa văn, logo trên inox. Nếu cần mảng lớn, rãnh sâu đồng đều, hãy chọn ăn mòn hóa học kết hợp đổ màu. Nếu cần linh hoạt, sắc nét, ít xử lý ướt, chọn laser: khắc sâu cho độ bền cơ học, còn ủ màu đen cho bề mặt phẳng và chống gỉ tối ưu. Dù chọn phương pháp nào, chìa khóa nằm ở làm sạch đúng chuẩn, tối ưu tham số, và passivation sau gia công theo ASTM A967 để đảm bảo thẩm mỹ và tuổi thọ trong môi trường thực tế.

Cần đề xuất kỹ thuật, mẫu thử và báo giá vật tư/tấm inox 201/304/316, dịch vụ khắc/ăn mòn? Liên hệ Inox Cường Thịnh để được tư vấn và giá tốt nhất. Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com