一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法技术

技术编号：40710246 阅读：22 留言：0更新日期：2024-03-22 11:11

本发明专利技术公开了一种基于超声‑室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，涉及金属材料加工技术领域。利用超声空化激发液态金属镓瞬态射流侵蚀铝合金表面的机制，同时利用掩膜版实现铝合金表面的可控刻蚀。具体的将掩膜版贴合于铝材待刻蚀表面后，采用玻璃材质容器，其中倒入足量的液态金属镓作为刻蚀剂，以能够将铝材刻蚀面压入液态金属镓液面内为准；使用超声波清洗机作为超声源，将玻璃容器放入超声波清洗机中，控制功率密度为50‑500W/L范围内，对浸泡于液态金属中的铝材进行超声处理。采用超声‑室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀工艺，可以安全有效的在生物体外、甚至体内实现金属材料表面的刻蚀。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料加工，具体涉及一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法。

技术介绍

1、金属材料表面刻蚀，是金属功能化的一种重要方式，广泛的运用于腐蚀防护与增强、染色、图案雕刻、印刷与微电子制造等诸多领域。针对金属结构材料，如铝合金、钢材等表面刻蚀手段，一般化学上主要通过如强酸与强碱辅之以稳定剂的手段对所需刻蚀区域进行刻蚀，例如cn103979509a中就公开了使用磷酸用于金属刻蚀；机械加工方面，则主要通过机械打磨、铣削以及模具冲压等手段获得所需表面结构，而更为精细的刻蚀结构则一般采用激光加工、离子束刻蚀等手段予以实现，例如现有技术中公开号为cn116344300a的专利技术专利中就公开了一种定向离子束刻蚀方法，通过定向的离子束对金属进行刻蚀。

2、而在生物医学领域，特别是在生物体内，上述针对金属结构材料的刻蚀方式是不适合的，原因是生物难以忍受高浓度的酸碱、以及打磨、模具冲压以及激光和离子束刻蚀带来的机械力以及高温等问题，这些手段会严重损伤生物组织结构。因此，开发一种在生物兼容的金属材料刻蚀工艺是非常有必要的。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或技术问题之一，本专利技术提供一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀工艺方法，该方法具有设备要求与能耗低、同时生理兼容的特点，可以满足生物医学领域铝合金材料表面刻蚀的需求。

2、针对以上技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，包括如下步骤：

<p>3、（1）清洗表面：将铝材表面抛光并浸泡于可溶于水的有机溶剂中，常温条件下超声处理，之后用去离子水冲洗，除去表面有机残留，自然干燥后保存在干燥器内；

4、（2）制备掩膜版：将掩膜版贴合于铝材待刻蚀表面上；

5、（3）超声刻蚀：采用玻璃材质容器，其中倒入足量的液态金属镓作为刻蚀剂，以能够将步骤（2）中获得的铝材刻蚀面压入液态金属镓液面内为准；使用超声波清洗机作为超声源，将玻璃容器放入超声波清洗机中，控制功率密度为50-500w/l范围内，对浸泡于液态金属中的铝材进行超声处理0.5-3min；

6、（4）刻蚀面清理：将步骤（3）处理后的铝材取出，清理刻蚀面。

7、进一步的，所述步骤（1）中所述的可溶于水的有机溶剂选自丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、四氢呋喃,二甲醚、乙酸中的任意一种或多种混合。其中优选丙酮作为去除铝材表面有机物的有机溶剂。

8、进一步的所述步骤（1）中，使用可溶于水的有机溶剂超声处理2-3min，去离子水冲洗1-2min。

9、进一步的，所述步骤（2）中，所述掩膜版选用一面带有涂胶的非金属片材，将掩膜版切割成与待处理铝合金表面适配的大小，使用打孔器或刀具裁切与需要刻蚀图案一致的开口。

10、进一步的，所述步骤（4）中清理刻蚀面使用无尘纸反复擦拭5-10次擦去铝块表面残留的镓，撕去掩膜，放入干燥箱中，隔绝空气与水气保存。

11、本专利技术的有益之处在于：

12、利用超声空化激发液态金属镓瞬态射流侵蚀铝合金表面的机制，同时利用掩膜版实现铝合金表面的可控刻蚀。

13、室温液态金属镓（ga）可以侵入铝合金的晶界并弱化晶界之间的结合力，因此，可以用于来铝合金的破碎。在室温液态金属ga中加载超声波，超声会激发液态金属中产生空化泡，而当空化泡崩溃后会产生瞬态高温高速金属镓射流。根据镓-铝二元相图可知，铝在镓中常温下就具有一定的溶解度，因此，在瞬态高温高速金属镓射流作用下，射流作用区域内的铝合金会被迅速溶解带走，形成侵蚀。由于金属镓的生物兼容性以及超声空化产生的宏观升温较低且不产生明显机械作用力，采用超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀工艺，可以安全有效的在生物体外、甚至体内实现金属材料表面的刻蚀。

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【技术保护点】

1.一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，其特征在于：包括步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，其特征在于：所述步骤（1）中所述的可溶于水的有机溶剂选自丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、四氢呋喃,二甲醚、乙酸中的任意一种或多种混合。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，其特征在于：所述步骤（1）中，使用可溶于水的有机溶剂超声处理2-3min，去离子水冲洗1-2min。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述掩膜版选用一面带有涂胶的非金属片材，将掩膜版切割成与待处理铝合金表面适配的大小，使用打孔器或刀具裁切与需要刻蚀图案一致的开口。

5.根据权利要求4所述的一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，其特征在于：所述掩膜版选自PU胶带。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，其特征在于：所述步骤（4）中清理刻

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【技术特征摘要】

1.一种基于超声-室温液态金属溶剂的铝合金刻蚀方法，其特征在于：包括步骤:

4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伶俐，张伟业，康浩，毕旭，郭晓彤，李海涛，温书涛，赵俊凤，
申请(专利权)人：烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人