一种片材微孔群表面的激光直写-激光扫描诱导协同方法技术

本发明专利技术公开了一种片材微孔群表面的激光直写

【技术实现步骤摘要】
一种片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法


[0001]本专利技术涉及特种加工
，尤其涉及到的一种片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，通过激光直写
‑
激光扫描诱导协同方法可实现片材微孔群表面的制备。

技术介绍

[0002]片材微孔群表面是指具有微米尺度孔群的板材或箔材表面，这样的表面可用作织构摩擦副，也可用于调控表面与液体工作介质的相互作用，还可以用于超级电容器等领域，具有潜在的应用价值，近年来得到了广泛的关注。
[0003]一般情况下，片材表面上的微孔是通过微孔钻削、微孔电加工、激光打孔及模板刻蚀等方法制备，但这些方法各有不足，在工业上难以应用，例如，微孔钻削、微孔电加工效率较低，而且钻头的磨损和工具的消耗使得微孔的可控性降低，微孔加工成本大幅提升；而激光打孔产生的微孔边缘有大量溅出物，影响微孔质量；模板刻蚀方法工艺复杂，由于涉及到化学刻蚀，微孔可控性较差。最近，采用水下的激光加工可在表面可以不锈钢表面构造出随机微孔(Applied Surface Science 462(2018)847
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855)，但这种工艺只能在水下实现，其应用受到限制，例如，超级电容器中广泛应用的铝材在水下加工容易爆炸。因此，采用一般的工艺加工微孔结构难以满足工业加工需求。而在激光加工中，先加工产生的飞溅物对后加工过程的激光束作用具有一定的遮挡作用，而已加工结构壁面对照射的激光束具有壁聚焦效应。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，为了实现对微孔群的加工，需要解决或者利用遮挡作用和壁聚焦效应对微孔群加工工艺的影响。本专利技术提供一种片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，先通过激光直写加工产生微结构，利用这些微结构对后续激光束所产生的遮挡作用和壁聚焦效应，再通过低功率纳秒激光扫描诱导方法实现在大气环境下的板材或箔材表面微孔群表面的加工。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，包括如下步骤：
[0007]绘制激光直写加工路径；
[0008]设置激光直写加工参数对片材直写；
[0009]绘制激光扫描诱导路径；
[0010]设置激光扫描诱导参数对直写后的片材扫描诱导加工。
[0011]上述方案中，还包括选择合适参数的激光加工系统，针对激光扫描诱导选取脉冲激光器。
[0012]上述方案中，所述脉冲激光器的参数要求有：脉宽小于500纳秒，激光光斑直径D为20μm～100μm，激光功率大于10瓦，激光加工的扫描步长或脉冲频率与最低扫描速度的乘积
小于激光光斑半径的1/3。
[0013]上述方案中，激光直写加工参数为：激光功率P大于3瓦；直写扫描速度根据公式v＝f
×
d设置，其中，v为激光直写加工扫描速度，f为激光直写加工的激光脉冲频率，d为直写加工点间距，取值范围为D/2<d<2000μm，D为激光光斑直径；扫描次数设置为大于1次且小于20次。
[0014]上述方案中，激光扫描诱导参数为：激光功率P为大于0.2瓦且小于4瓦；扫描诱导加工的扫描速度根据公式v1＝f1×
d1设置，其中v1为扫描诱导加工的扫描速度，f1为扫描诱导加工的激光脉冲频率，d1为扫描诱导加工点间距，取值范围为D/20<d1<D/4，D为激光光斑直径；扫描次数设置为大于1次且小于5次。
[0015]上述方案中，在激光加工系统的软件系统里绘制激光直写加工路径，通过纳秒激光加工系统的软件系统设置适当的激光直写加工参数。
[0016]上述方案中，在激光加工系统的软件系统里绘制与加工区域一致形状的线框图案，再通过线条填充的方式在线框内绘制平行线条，平行线条间距50μm～2000μm，绘制的线条即充满线框。
[0017]上述方案中，在激光加工系统的软件系统里绘制激光扫描诱导加工的扫描路径，通过纳秒激光加工系统的软件系统设置适当的激光扫描加工参数。
[0018]上述方案中，在激光加工系统的软件系统里绘制与加工区域一致形状的线框图案，再通过线条填充的方式在线框内绘制线间距小于激光光斑直径的1/2且大于2μm的平行线条，绘制的线条即充满线框。
[0019]上述方案中，将片材放置于激光加工系统平台并调整好激光束与片材待加工表面之间的相互位置，使片材待加工表面区域处于激光束焦平面上下0.5mm的范围内。
[0020]本专利技术具有的有益效果为：
[0021]1.本专利技术方法基于飞溅物遮挡和壁聚焦效应的耦合作用，通过激光直写加工
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纳秒激光扫描诱导加工的方式实现了片材表面微孔群的制备。
[0022]2.本专利技术中片材表面微孔群的制备在大气氛围下实现，受到制备环境的约束很小。
[0023]3.本专利技术方法激光直写加工
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纳秒激光扫描诱导的耦合可以实现离散区域的微孔群制备，可以仅在离散区域具有微孔群，其他区域和微孔边缘则实现激光抛光，提升了表面质量。
[0024]4.本专利技术方法中激光扫描诱导过程对前面的激光直写加工产生的表面具有抛光作用，可有效改善表面质量。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例涉及到片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法流程示意图；
[0026]图2激光直写路径的绘制示意图；
[0027]图3激光扫描诱导的扫描路径的绘制示意图；
[0028]图4直写加工样品与直写加工
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激光扫描诱导协同制造样品表面扫描电镜图。
[0029]附图标记如下：
[0030]1‑
片材，2
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激光直写加工区域边缘轮廓，3
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激光直写加工区域，4
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激光直写加工路径，5
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激光扫描诱导区域边缘轮廓，6
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激光扫描诱导路径，7
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激光直写加工样品表面，8
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激光直写加工微结构，9
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激光直写
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激光扫描诱导加工样品表面，10
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原激光直写加工微结构位置，11
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微孔群。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，其特征在于，包括如下步骤：绘制激光直写加工路径；设置激光直写加工参数对片材直写；绘制激光扫描诱导路径；设置激光扫描诱导参数对直写后的片材扫描诱导加工。2.根据权利要求1所述的片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，其特征在于，还包括选择合适参数的激光加工系统，针对激光扫描诱导选取脉冲激光器。3.根据权利要求2所述的片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，其特征在于，所述脉冲激光器的参数要求有：脉宽小于500纳秒，激光光斑直径D为20μm～100μm，激光功率大于10瓦，激光加工的扫描步长或脉冲频率与最低扫描速度的乘积小于激光光斑半径的1/3。4.根据权利要求1所述的片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，其特征在于，激光直写加工参数为：激光功率P大于3瓦；直写扫描速度根据公式v＝f
×
d设置，其中，v为激光直写加工扫描速度，f为激光直写加工的激光脉冲频率，d为直写加工点间距，取值范围为D/2<d<2000μm，D为激光光斑直径；扫描次数设置为大于1次且小于20次。5.根据权利要求1所述的片材微孔群表面的激光直写
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激光扫描诱导协同方法，其特征在于，激光扫描诱导参数为：激光功率P为大于0.2瓦且小于4瓦；扫描诱导加工的扫描速度根据公式v1＝f1×
d1设置，其中v1为扫描诱导加工的扫描速度，f1为扫描诱导加工的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：金卫凤，李健，徐伟，赵珂，秦忠刚，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：