[发明专利]一种激光微造型掩膜及利用掩膜的激光微造型方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光微细加工领域，具体涉及一种激光微造型掩膜及利用掩膜的激光微造型方法。本发明利用掩膜覆盖在工件表面并用连续激光快速扫描掩膜覆盖区域，实现激光熔覆与激光表面微造型的同步实现。

背景技术

现有的激光表面微造型技术一般采用脉冲激光配合工件移动在工件表面打出凹坑阵列，这种加工方式不仅速度缓慢且热影响区不均，同时各个凹坑的深度与微形貌有一定差异，同时由于许多工件表面需要制备涂层，激光造型后往往会破坏涂层，需要重新制备涂层，这种重复劳动，不但浪费资源还严重影响加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用掩膜的激光微造型方法，该激光微造型方法利用掩膜覆盖在工件表面然后用连续激光快速扫描工件表面达到微造型的目的；它解决了以往方法中加工速度慢、激光破坏涂层以及重复造型的问题。本发明还同时提供了一种激光微造型掩膜。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种利用掩膜的激光微造型方法，包括以下步骤：

（1）在工件表面覆盖激光微造型掩膜；所述激光微造型掩膜由熔覆材料和粘结剂混合制成，所述粘结剂为易蒸发材料，且不与熔覆材料发生反应；所述激光微造型掩膜包括掩膜基底和掩膜微孔，掩膜微孔在掩膜基底上排列成点阵形状；

（2）用连续激光对工件表面覆盖激光微造型掩膜的区域进行快速扫描；激光使得熔覆材料熔覆在工件表面，并在工件表面烧蚀出微凹坑；当激光扫描完激光微造型掩膜覆盖的区域，则同时完成了对材料表面的熔覆与微造型工作。

一种激光微造型掩膜，所述激光微造型掩膜由熔覆材料和粘结剂混合制成，所述粘结剂为易蒸发材料，且不与熔覆材料发生反应；所述激光微造型掩膜包括掩膜基底和掩膜微孔，掩膜微孔在掩膜基底上排列成点阵形状。

本发明所述利用掩膜的激光微造型方法的有益效果在于：

1、本发明所述激光微造型方法同时实现了激光表面熔覆加工与激光表面微造型加工，缩短了加工时间，节约了能量，提高了生产效率。

2、本发明所述激光微造型方法借助掩膜可采用连续激光对工件表面进行扫描，提高了加工速度，同时也将热影响区均匀化，微凹坑形貌也趋于一致。

3、本发明所述激光微造型方法通过掩膜的引入使得激光扫描路线变得简单，要形成不同的工件表面微凹坑阵列只需更换掩膜而不需要改变激光扫描路线程序，缩小了工作量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明所述激光微造型掩膜的主视图；

图2是本发明所述激光微造型掩膜的剖视图；

图3是本发明所述激光微造型方法的激光扫描路线；

图4是激光微造型后工件的剖视图；

1、掩膜基底；2、掩膜微孔；3、熔覆层；4、微凹坑；5、工件；6、激光扫描路径；7、激光微造型掩膜。

具体实施方式

以下实施例用来说明本发明，但不是限制本发明。下面结合附图详细说明本发明。

如图1、2所示，本发明所述激光微造型掩膜由掩膜基底1和掩膜微孔2组成，掩膜微孔2在掩膜基底1上排列成一定形状的点阵。所述激光微造型掩膜由熔覆材料和粘结剂混合制成，所述粘结剂为易蒸发材料，且不与熔覆材料发生反应。

本发明所述利用掩膜的激光微造型方法，包括以下步骤：

（1）如图3所示，将激光微造型掩膜7覆盖在工件5表面；

（2）用连续激光按照激光扫描路径6对激光微造型掩膜7覆盖区域进行快速扫描，扫描后结果如图4所示；

激光的热效应使得激光微造型掩膜7中的粘结剂成分首先蒸发，接着激光使得熔覆材料熔覆在工件表面，工件5表面形成一层熔覆层3；

由于掩膜微孔2的存在，当激光扫过掩膜表面的掩膜微孔2时，由于掩膜微孔2内没有熔覆材料，从而使得激光直接作用于工件5表面，在工件5表面烧蚀出微凹坑4，这样就同时完成了激光熔覆与激光微造型工作。