[發明專利]一種利用激光進行陽極局部活化實現定域電沉積的方法及裝置

在審

• 申請號: 202111492737.6
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114351233A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 冷志豪;徐坤;朱浩;郭盛;唐陽帆;梁文惠;張朝陽;劉洋
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C25F1/04
• 分類號: C25F1/04;C25F7/00;C25D5/34;C25D5/54;C25D17/00;C25D5/02;B23K26/352
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本發明公開了一種利用激光進行陽極局部活化實現定域電沉積的方法及裝置，涉及特種加工技術領域，利用激光輻照和電化學反應去除工件上特定區域的氧化膜，調整電化學回路電流流向對工件上去除過氧化膜的區域定域電化學沉積。本發明采用激光輻照誘導電解的方式實現局部活化，避免了直接采用激光刻蝕氧化層或者鈍化層帶來的基底損傷，還可通過數控系統控制激光掃描路徑和范圍實現工件表面局部活化區域的選擇，具有極高的柔性和精度，且活化和沉積均在液下原位進行，避免兩道工序間工件再次氧化或鈍化，提高局部鍍層的效率、精度及表面性能。

技術領域

本發明涉及復合特種加工技術領域，特別涉及到激光進行陽極局部活化實現定域電沉積的方法及裝置。

背景技術

隨著微加工領域的不斷拓展，對材料表面性能的要求逐漸提高。在電子元器件的生產中，為了應對電子產品苛刻的使用環境，一般在器件表面采用功能性鍍層滿足耐蝕性、耐磨性、磁性等要求。然而，由于貴金屬成本高，國內外都在研究探索節約貴金屬消耗的電鍍工藝。局部電鍍可以實現在只需要功能性鍍層的工件部位上進行局部電鍍，滿足材料的要求，同時提高生產效率和節省了成本。

在《局部電鍍的研究》一文中，提出了包扎法、仿形夾具法、涂覆絕緣層法等局部電鍍法。但是包扎法對于形狀復雜的零件包扎困難、夾縫清洗困難；仿形夾具制作精度很高，不同的鍍件需要不同的夾具，工藝繁瑣而且成本很高；涂覆絕緣層法不適用于高溫電鍍。在《鋁合金電鍍前處理技術研究》一文中，提出鋁合金電鍍前通過酸洗、堿性活化等預處理的方法去除表面的氧化膜，但是酸堿處理時會有殘液到基體夾縫里，腐蝕基體鋁，同時預處理后進行電鍍很難保證氧化膜或鈍化膜不再生成。在《激光電鍍與激光刻蝕》一文中，由于激光的脈沖短、方向性強且能量高，提出用激光對工件表面進行電鍍，雖然激光可以去除材料表面的氧化膜或者其他鈍化膜，但是激光電鍍時存在激光對基體損傷的問題。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種利用激光進行陽極局部活化實現定域電沉積的方法，利用激光提高輻照區域的溫度促進電化學反應，去除區域氧化膜或者其它鈍化膜，調整電化學回路電流流向對工件上去除過氧化膜的區域實現局部區域的沉積，本發明中先將工件連接電源正極，工具電極連接電源負極，利用激光局部輻照工件表面的氧化膜或者其他鈍化膜，進行活化，去除輻照區域的氧化膜或者其他鈍化膜；接著改變電流轉向，工件連接電源負極，工具電極連接電源正極，工件表面經過局部活化的區域發生電化學沉積，工件其余表面未經過活化不發生電化學沉積。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種利用激光進行陽極局部活化實現定域電沉積的方法，利用激光輻照和電化學反應去除工件上特定區域的氧化膜，調整電化學回路電流流向對工件上去除過氧化膜的區域定域電化學沉積。

進一步的，所述工件為在空氣中能夠生成氧化膜的金屬或者半導體材料。

進一步的，在去除工件上特定區域的氧化膜步驟中，工件連接直流脈沖電源的正極，工具電極連接直流脈沖電源的負極，工件置于電解液中，從而形成電化學回路，利用激光束輻照工件特定區域以實現去除特定區域的氧化膜。

進一步的，去除工件上特定區域的氧化膜后，工件與工具電極分別與直流脈沖電源的負極和正極連接，對工件上去除過氧化膜的區域定域電化學沉積。

進一步的，定域電沉積時，利用激光輻照去除過氧化膜的區域，強化定域沉積過程

實現利用激光進行陽極局部活化實現定域電沉積的方法的裝置，包括激光輻照系統、電沉積加工系統和運動控制系統；所述激光輻照系統包括脈沖激光器、反射鏡、聚焦透鏡和輔助陽極；所述激光器發出的激光經反射鏡改變光路經聚焦透鏡聚焦后的激光束經過輔助陽極輻照到工件上；

所述電沉積加工系統包括直流脈沖電源、電流轉向裝置、工作槽、電解液和工具電極；

所述直流脈沖電源通過電流轉向裝置分別與工件和工具電極連接；通過電流轉向裝置可以調整電化學回路電流的方向；