[发明专利]一种基于激光辅助溶解的三维空腔结构的成型方法

说明书

本发明公开了一种基于激光辅助溶解的三维空腔结构的成型方法，包括以下步骤：A、使用高能激光束在待加工工件的表面加工出一条或者多条辅助成型通道，所述辅助成型通道贯穿于所述待加工工件的表面；B、将所述待加工工件置于腐蚀流体中，所述腐蚀流体为光敏腐蚀溶液或者腐蚀性气体；C、使所述腐蚀流体在所述辅助成型通道中流动。所述基于激光辅助溶解的三维空腔结构的成型方法，能够从工件的内部逐渐向工件的外部延伸加工成型形成三维空腔，实现了对待加工工件的局部高效加工，形成三维空腔的加工效率高，解决了现有三维空腔成型方法效率低下的问题。

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域，尤其涉及一种基于激光辅助溶解的三维空腔结构的成型方法。

背景技术

三维空腔，在工业生产和精密仪器中具有重要用途，如在制备微流控芯片的微通道等领域有相关应用，其作为储存室和通道可用来填充或传导不同的物质，通过自身结构的运作可以避免人工操作产生的各种误差性，提高生产的自动化程度，提高工作效率，降低成本，便于维护。随着加工技术的不断进步与发展，加工产品也在朝着高精确度、高均匀性、细孔径、细间距和高速传输方向等发展，对三维空腔的成形和完善提出了更高的要求。目前形成三维空腔的方法主要为使用激光进行三维烧蚀材料，需要通过激光从待加工工件的外侧开始加工，加工效率低下，且加工得到的三维空腔的质量差。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种基于激光辅助溶解的三维空腔结构的成型方法，能够从工件的内部逐渐向工件的外部延伸加工成型形成三维空腔，实现了对待加工工件的局部高效加工，形成三维空腔的加工效率高，解决了现有三维空腔成型方法效率低下的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于激光辅助溶解的三维空腔结构的成型方法，包括以下步骤：

A、使用高能激光束在待加工工件的表面加工出一条或者多条辅助成型通道，所述辅助成型通道贯穿于所述待加工工件的表面；

B、将所述待加工工件置于腐蚀流体中，所述腐蚀流体为光敏腐蚀溶液或者腐蚀性气体；

C、使所述腐蚀流体在所述辅助成型通道中流动；

D、用共聚焦激光对准所述辅助成型通道的内壁上的待加工部位，不断移动所述共聚焦激光，使所述共聚焦激光根据所需形成的三维空腔的形状不断照射不同的区域，被照射的区域发生选择性腐蚀，移除所述共聚焦激光，最终在所述待加工工件形成所需形状的三维空腔。

更进一步说明，所述光敏腐蚀溶液的原料包括腐蚀液和感光剂，所述腐蚀液为硝酸溶液、盐酸溶液、氢氟酸溶液和氯化铜溶液中的一种或多种的混合物，或者所述腐蚀液为碱液；

所述感光剂为酚酸树脂或重氮醌。

更进一步说明，所述光敏腐蚀溶液的原料还包括黑色色素、高硬度微粒和表面活性剂中的一种或多种的混合物；

所述高硬度微粒为硅微粒、二氧化硅微粒和氧化铝微粒中的一种或多种；

所述表面活性剂为烷基苯磺酸钠或椰油酸二乙醇酰胺。

更进一步说明，所述腐蚀性气体为二氧化硫或三氧化硫。

更进一步说明，所述步骤C中，所述腐蚀流体在所述辅助成型通道中流动的流速为0.001～0.1L/s。

更进一步说明，所述辅助成型通道的孔径为1～100μm。

更进一步说明，所述步骤D中，移除所述共聚焦激光后，还包括向形成的空腔内通入保护性气体或保护性液体，对形成的空腔进行清洗并使腐蚀产物排出。

更进一步说明，所述步骤D中，所述不断移动所述共聚焦激光具体为按照切片模型规划好的路径进行逐层扫描。