[发明专利]基于原子迁移定向调控的金属表面微结构制造方法与装置

摘要

本发明公开了基于原子迁移定向调控的金属表面微结构制造方法与装置。目前还没有利用原子迁移定向调控原理进行金属表面微结构制造的方法与装置。本发明通过脉冲电源对模板金属块和待加工金属块通电激发表面原子迁移，实现微结构的定向调控和位置重组；通过调节滑台对模板金属和待加工金属表面间距进行调控；通过高速摄像机与图像处理主机实现对微凸结构的检测；本发明是一种集微凸结构设计、表面微凸结构形核和生长过程外部环境调控的金属表面微凸结构制造装置，制造方法简便，使用环境安全，适用性较广。

主权项

1.基于原子迁移定向调控的金属表面微结构制造方法，其特征在于：该方法具体如下：步骤一、将表面开设有微凹结构的模板金属块通过螺栓连接于L型安装板上，使模板金属块上开设有微凹结构的表面朝下设置；其中，L型安装板与Z向滑台的滑块固定；步骤二、将待加工金属块水平放置于框型平台上，夹紧机构夹紧待加工金属块；步骤三、启动Y向滑台，带动夹紧机构和待加工金属块水平同步移动到模板金属块的正下方；启动Z向滑台，带动模板金属块向靠近待加工金属块的方向移动，通过位置传感器对模板金属块下表面和待加工金属块上表面之间的距离H进行检测，使两个表面间的距离H保持在0.1mm～0.5mm之间；利用导线将模板金属块连接至脉冲电源的正极，将待加工金属块连接至脉冲电源的负极；合上保温盖，罩住模板金属块和待加工金属块；步骤四、恒温加热块通电，对待加工金属块的下表面进行加热，当保温盖上的温度显示器显示的温度值在175℃～200℃之间时，启动脉冲电源对模板金属块和待加工金属块施加脉冲电流；由于待加工金属块温度比模板金属块高，而且在模板金属块微凹结构周围形成微凸起结构，模板金属块的微凸起结构距离待加工金属块表面的原子较近，因此，在电场的促进下待加工金属块表面原子向模板金属块的微凸结构区域生长形核；步骤五、保持脉冲电源通电20～40min，然后断开脉冲电源以及恒温加热块的供电，打开保温盖，启动Z向滑台，使模板金属块远离待加工金属块，启动Y向滑台，使待加工金属块水平移动至微结构检测装置的检测区域处；对高速显微摄像机进行聚焦位置调整，然后利用微结构检测装置对待加工金属块表面形成的微凸结构进行检测；步骤六、将待加工金属块表面形成的微凸结构检测结果传给图像处理主机处理，如果待加工金属块表面形成的微凸结构高度均值检测结果与图像处理主机中预设的微凸结构高度之间的高度差大于0.05mm，则重复步骤三至步骤五，否则进入步骤七；步骤七、松开夹紧机构，取出加工了合格微凸结构的待加工金属块，完成待加工金属块的微凸结构加工。