[發(fā)明專利]三維微細金屬結(jié)構(gòu)增材的制造方法及其制造裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711136271.X
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107937939B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文武;王玉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京元周律知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 王惠

1.一種三維微細金屬結(jié)構(gòu)增材的制造方法，其特征在于，同時對基底激光照射和電沉積處理，在所述基底上增材制造三維微細金屬結(jié)構(gòu)；

所述基底表面至少一個區(qū)域含有屏蔽層；

所述激光通過工具電極照射到基底；

所述工具電極包括液核光纖，所述液核光纖的外側(cè)和/或液核光纖的激光發(fā)射端具有金屬導管，所述液核光纖內(nèi)部為電鑄液；

所述激光在電鑄液/液核光線界面形成全反射，折射光無法穿過液核光纖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少包含以下步驟：

(1)在基底表面形成屏蔽層；

(2)在電沉積的同時對所述基底照射激光，在照射激光的區(qū)域增材制造三維微細金屬結(jié)構(gòu)；

所述步驟(1)中的屏蔽層選自氧化層、絕緣層、光刻膠薄膜中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)中激光通過工具電極照射到基底；

所述基底與電源陰極相連，所述工具電極與電源陽極連接；

所述電鑄液流過所述工具電極達到所述基底表面的電沉積區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求3述的方法，其特征在于，所述基底在水平面內(nèi)進行移動和/或基底與工具電極沿工具電極的軸向方向進行相對運動。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，

所述工具電極的組成為金屬毛細管、金屬毛細管包裹的液核光纖。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述金屬毛細管表面進行絕緣處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述激光通過液核光纖與電鑄液界面的全反射傳輸至電沉積區(qū)域；

所述電鑄液的光學折射率大于液核光纖的光學折射率。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述液核光纖為光學折射率小于1.33的材料制成的毛細管，內(nèi)徑為0.2～0.8mm，外徑為0.25～1.0mm。

9.一種三維微細金屬結(jié)構(gòu)增材的制造裝置，其特征在于，至少包括：

電沉積系統(tǒng)、激光系統(tǒng)；

其中，激光系統(tǒng)和電沉積系統(tǒng)同時對基底進行處理，在所述基底上增材制造三維微細金屬結(jié)構(gòu)；

所述基底表面至少一個區(qū)域含有屏蔽層；

所述電沉積系統(tǒng)包括工具電極，所述工具電極包括液核光纖，所述液核光纖的外側(cè)和/或液核光纖的激光發(fā)射端具有金屬導管，所述液核光纖內(nèi)部為電鑄液。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括激光與電鑄液耦合裝置；

所述電沉積系統(tǒng)包括：電源、電鑄液、工具電極；

所述激光系統(tǒng)包括激光器、激光傳輸光路；

其中，所述基底與電源陰極相連，工具電極與電源陽極連接；所述工具電極安裝于激光與電鑄液耦合裝置的端部；

所述激光系統(tǒng)發(fā)出的激光與電鑄液通過激光與電鑄液耦合裝置進行耦合，實現(xiàn)激光光束和電鑄液的傳輸。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述電源為高頻脈沖電源。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述激光傳輸光路包括聚焦透鏡。

13.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括位移系統(tǒng)、光學移動平臺、儲液箱；

其中，所述位移系統(tǒng)控制基底的運動軌跡；

所述光學移動平臺用于激光系統(tǒng)發(fā)出的激光耦合進入液核光纖中心；

電鑄液流經(jīng)電沉積區(qū)域后進入所述儲液箱。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述位移系統(tǒng)包括：運動模塊、控制系統(tǒng)；所述基底安裝于運動模塊上。