[发明专利]激光刻蚀电化学微增材换热功能表面的制备装置及方法

说明书

激光刻蚀电化学微增材换热功能表面的制备装置及方法，属于电化学沉积制造技术领域，包括隔振平台、XY向滑台系统、Z向滑台系统、原子力悬臂阳极探头系统、纳米流体供给系统、纳秒激光辐照刻蚀系统、电解质溶液供给系统、电化学池、中央控制单元以及恒电位电源。本发明采用两步加工方案，第一步为电化学微增材制造三维亚微米级表面纹理，第二步为在亚微米级表面织构的前提下对其表面进行激光刻蚀，形成纳米级表面织构，最终获得具有高效率换热功能表面；利用这两种技术同时参与功能表面制备中，对于制造大体积空气容腔的功能表面具有显著优势。

技术领域

本发明属于电化学沉积制造技术领域，特别是涉及到一种激光辅助电化学微增材制造功能表面制备方法。

背景技术

电化学微增材制造技术是指电解质溶液中的金属阳离子在外加电场的作用下，在阴极基底表面发生氧化还原反应，形成金属原子，金属原子相互之间形成晶格，进而促进晶体成核和晶体生长，最后在基底上形成沉积物。制备的样品无内应力且表面质量好，加工重复性高。基于以上种种优势，微细电化学增材技术逐步被广泛应用在工程应用中，特别是在航空航天工业中可以利用该技术制造很多特定要求的微小零部件以满足特定的工艺要求，相比于其他传统微细加工技术，微细电化学沉积体现出了自己独有的加工优势。相比于电沉积技术，电化学微增材制造技术，也叫做电化学微3D打印技术，是一种具有亚微米级打印精度，纳米级定位精度的高分辨率的增材制造先进技术，利用该种技术可以打印许多传统加工难以实现的异形三维亚微米级结构，具有广泛的应用前景。

激光表面刻蚀技术是指利用高亮度、方向性强、高强度的高能脉冲激光束直接作用于材料，属于宏观非接触加工，该种激光可以通过调整激光功率、加工速度、加工间距等参数，在零件表面刻蚀出规则的微纳结构，改善材料表面润湿性能。根据脉冲宽度的不同，可分为纳秒、皮秒、飞秒激光。激光加工具有无工具磨损、适用范围广、灵活性高、加工材料的热影响区小、升温迅速等优势。

激光辅助电化学微增材制造技术正是凭借激光加工与电化学加工两者优势，进而获得较为理想加工效果的一种新型功能表面的制造方法，但是现有技术中针对换热功能等功能表面制备过程中达到亚微米级宏观结构和纳米级表面结构相结合的表面难以制造，微结构的空气容腔小，自顶向下设计困难等问题，还未有解决，因此，现有技术当中亟需要一种新型的关键技术解决大体积空气容腔功能表面的制造难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光刻蚀电化学微增材换热功能表面的制备装置及方法，采用两步加工方案，第一步为电化学微增材制造三维亚微米级表面纹理，第二步为在亚微米级表面织构的前提下对其表面进行激光刻蚀，形成纳米级表面织构，最终获得具有高效率换热功能表面；利用这两种技术同时参与功能表面制备中，对于制造大体积空气容腔的功能表面具有显著优势。

激光刻蚀电化学微增材换热功能表面的制备装置，其特征是：包括隔振平台、XY向滑台系统、Z向滑台系统、原子力悬臂阳极探头系统、纳米流体供给系统、纳秒激光辐照刻蚀系统、电解质溶液供给系统、电化学池、中央控制单元以及恒电位电源，

所述隔振平台为长方体结构，下部设置有支座；

所述XY向滑台系统包括X向精密移动断电自锁滑台固定装置、X向精密移动断电自锁滑台移动平台、Y向精密移动断电自锁滑台固定装置以及Y向精密移动断电自锁滑台移动平台，所述X向精密移动断电自锁滑台固定装置设置在隔振平台的上部，所述X向精密移动断电自锁滑台移动平台设置在X向精密移动断电自锁滑台固定装置上部，所述Y向精密移动断电自锁滑台固定装置设置在X向精密移动断电自锁滑台移动平台上部，所述Y向精密移动断电自锁滑台移动平台设置在Y向精密移动断电自锁滑台固定装置上部；

所述Z向滑台系统包括Z向立柱精密移动断电自锁导轨固定装置以及Z向立柱精密移动断电自锁导轨移动平台，所述Z向立柱精密移动断电自锁导轨固定装置设置在隔振平台上，所述Z向立柱精密移动断电自锁导轨移动平台设置在Z向立柱精密移动断电自锁导轨固定装置上；