[發明專利]一種微小平面零件的無切割自成型方法

有效

• 申請號: 201710175459.9
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106893974B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 易泰民;邢丕峰;鄭鳳成;楊蒙生;王紅蓮;柯博;趙利平;謝軍;李翠;高莎莎;李寧
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/35;C23C16/01;C23C16/02;C23C16/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

一種微小平面零件的無切割自成型方法，它涉及一種用于激光慣性約束聚變實驗研究用平面微小零(靶)件的無切割自成型制備方法。本發明目的是為了解決慣性約束聚變靶微小平面零件制造存在的二次精密加工技術難題。方法：一、利用預制圖形的Si基片鍍脫模劑，即得到鍍脫模劑的模板；二、采用沉積法在鍍脫模劑的模板上制備微小平面零件材料薄膜，得到沉積微小平面零件材料薄膜的模板；三、脫模：釋放沉積微小平面零件材料薄膜的模板表面的微小平面零件薄膜，即得到微小平面零件。優點：規避平微小面尺寸二次加工技術難題；適用范圍非常廣；可批量生產，重復精度高；模板可重復使用，成本低。本發明主要用于加工微小平面零件。

技術領域

本發明屬于慣性約束聚變研究領域，具體涉及一種用于激光慣性約束聚變實驗研究用平面微小零(靶)件的無切割自成型制備方法。

背景技術

激光慣性約束聚變研究條件苛刻，通常在以皮秒分辨的納秒時間尺度、以微米分辨的毫米空間尺度上開展實驗，使得聚變研究物理實驗總體靶的平面零件尺寸非常微小：其厚度方向尺寸薄至百納米到幾微米，平面方向尺寸小至百微米到幾毫米。為了保證物理實驗數據的準確性，對平面零件的材料純度、尺寸精度、測量精度都有很高的要求，比如，厚度方向精度要求達到納米量級，平面方向尺寸精度要求達到微米量級。這種平面零件具有材料范圍廣、平面形狀多樣的特征。包括中高Z金屬材料，比如Mo、Ta、Au、U等，也包括一些低Z材料，比如CH、Be、高密度炭等；平面形狀涉及到圓形、方形、圓環形甚至不規則的形狀。

聚變研究靶微小平面零件傳統的制造方法是薄膜制備完成后，再進行平面尺寸的二次精密加工成型。薄膜制備主要采用物理或化學氣相沉積技術，二次加工主要有手工切割、電火花加工和激光加工等方法。手工切割精度、效率、重復性極差，不能滿足零件精度和批量生產要求；電火花加工特征尺寸在0.2mm左右，加工更小的金屬結構件極其困難，加工端面較粗糙；激光加工邊緣易粘附熔渣，且成本昂貴。對于有毒有害、化學性質活潑的特殊材料(比如鈾、钚等)，上述二次加工方法不僅需要花費高昂成本，建立專用的加工安全防護系統，保證工作人員、設備及環境的安全，同時需要解決加工熱效應導致的活潑材料微納零件結構熱應力變形、迅速氧化甚至燃燒、切割面后期防氧化等技術難題。

發明內容

本發明目的是為了解決慣性約束聚變靶微小平面零件制造存在的二次精密加工技術難題，而發明的一種微小平面零件無切割自成型方法。

一種微小平面零件的無切割自成型方法，具體是按以下步驟完成的：

一、模板制備：在預制圖形的Si基片上采用熱蒸發鍍膜技術制備厚度為90nm～110nm的CsI脫模劑，即得到鍍脫模劑的模板，模板在真空或干燥環境下保存；所述預制圖形的Si基片包括邊緣突起部、圖形突起部和凹槽，所述的圖形突起部是根據微小平面零件的平面結構形狀制備而成，所述凹槽的寬度為10μm～30μm，凹槽的深寬比不小于1，凹槽的陡直度90°±5°；

二、制備微小平面零件材料薄膜：采用沉積法在鍍脫模劑的模板上鍍制微小平面零件材料薄膜，得到包含微小平面零件材料薄膜的模板；

三、脫模：釋放包含微小平面零件材料薄膜模板表面的微小平面零件薄膜，即得到微小平面零件。

與傳統制備方法相比，本發明的優點在于：

一、把對微小平面零件平面尺寸的二次精密加工轉換為對Si模板的加工；

二、規避了活性材料平面尺寸二次加工的加工熱效應零件結構變形與氧化、切割面后期防氧化等技術難題；

三、規避了有毒有害材料平面尺寸二次加工的技術難題與安全防護問題；

四、適用范圍非常廣，適用于采用沉積法制備絕大部分材料的微小平面零件的平面尺寸加工成型。

五、可批量生產，重復精度高。

六、在制備相同微小平面零件時，模板可重復使用，成本低。