一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法技術(shù)

技術(shù)編號：40710246 閱讀：34 留言：0更新日期：2024-03-22 11:11

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于超聲?室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，涉及金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域。利用超聲空化激發(fā)液態(tài)金屬鎵瞬態(tài)射流侵蝕鋁合金表面的機制，同時利用掩膜版實現(xiàn)鋁合金表面的可控刻蝕。具體的將掩膜版貼合于鋁材待刻蝕表面后，采用玻璃材質(zhì)容器，其中倒入足量的液態(tài)金屬鎵作為刻蝕劑，以能夠?qū)X材刻蝕面壓入液態(tài)金屬鎵液面內(nèi)為準；使用超聲波清洗機作為超聲源，將玻璃容器放入超聲波清洗機中，控制功率密度為50?500W/L范圍內(nèi)，對浸泡于液態(tài)金屬中的鋁材進行超聲處理。采用超聲?室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕工藝，可以安全有效的在生物體外、甚至體內(nèi)實現(xiàn)金屬材料表面的刻蝕。

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【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及金屬材料加工，具體涉及一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法。

技術(shù)介紹

1、金屬材料表面刻蝕，是金屬功能化的一種重要方式，廣泛的運用于腐蝕防護與增強、染色、圖案雕刻、印刷與微電子制造等諸多領(lǐng)域。針對金屬結(jié)構(gòu)材料，如鋁合金、鋼材等表面刻蝕手段，一般化學(xué)上主要通過如強酸與強堿輔之以穩(wěn)定劑的手段對所需刻蝕區(qū)域進行刻蝕，例如cn103979509a中就公開了使用磷酸用于金屬刻蝕；機械加工方面，則主要通過機械打磨、銑削以及模具沖壓等手段獲得所需表面結(jié)構(gòu)，而更為精細的刻蝕結(jié)構(gòu)則一般采用激光加工、離子束刻蝕等手段予以實現(xiàn)，例如現(xiàn)有技術(shù)中公開號為cn116344300a的專利技術(shù)專利中就公開了一種定向離子束刻蝕方法，通過定向的離子束對金屬進行刻蝕。

2、而在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是在生物體內(nèi)，上述針對金屬結(jié)構(gòu)材料的刻蝕方式是不適合的，原因是生物難以忍受高濃度的酸堿、以及打磨、模具沖壓以及激光和離子束刻蝕帶來的機械力以及高溫等問題，這些手段會嚴重損傷生物組織結(jié)構(gòu)。因此，開發(fā)一種在生物兼容的金屬材料刻蝕工藝是非常有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題或技術(shù)問題之一，本專利技術(shù)提供一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕工藝方法，該方法具有設(shè)備要求與能耗低、同時生理兼容的特點，可以滿足生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域鋁合金材料表面刻蝕的需求。

2、針對以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，包括如下步驟：

<p>3、（1）清洗表面：將鋁材表面拋光并浸泡于可溶于水的有機溶劑中，常溫條件下超聲處理，之后用去離子水沖洗，除去表面有機殘留，自然干燥后保存在干燥器內(nèi)；

4、（2）制備掩膜版：將掩膜版貼合于鋁材待刻蝕表面上；

5、（3）超聲刻蝕：采用玻璃材質(zhì)容器，其中倒入足量的液態(tài)金屬鎵作為刻蝕劑，以能夠?qū)⒉襟E（2）中獲得的鋁材刻蝕面壓入液態(tài)金屬鎵液面內(nèi)為準；使用超聲波清洗機作為超聲源，將玻璃容器放入超聲波清洗機中，控制功率密度為50-500w/l范圍內(nèi)，對浸泡于液態(tài)金屬中的鋁材進行超聲處理0.5-3min；

6、（4）刻蝕面清理：將步驟（3）處理后的鋁材取出，清理刻蝕面。

7、進一步的，所述步驟（1）中所述的可溶于水的有機溶劑選自丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、四氫呋喃,二甲醚、乙酸中的任意一種或多種混合。其中優(yōu)選丙酮作為去除鋁材表面有機物的有機溶劑。

8、進一步的所述步驟（1）中，使用可溶于水的有機溶劑超聲處理2-3min，去離子水沖洗1-2min。

9、進一步的，所述步驟（2）中，所述掩膜版選用一面帶有涂膠的非金屬片材，將掩膜版切割成與待處理鋁合金表面適配的大小，使用打孔器或刀具裁切與需要刻蝕圖案一致的開口。

10、進一步的，所述步驟（4）中清理刻蝕面使用無塵紙反復(fù)擦拭5-10次擦去鋁塊表面殘留的鎵，撕去掩膜，放入干燥箱中，隔絕空氣與水氣保存。

11、本專利技術(shù)的有益之處在于：

12、利用超聲空化激發(fā)液態(tài)金屬鎵瞬態(tài)射流侵蝕鋁合金表面的機制，同時利用掩膜版實現(xiàn)鋁合金表面的可控刻蝕。

13、室溫液態(tài)金屬鎵（ga）可以侵入鋁合金的晶界并弱化晶界之間的結(jié)合力，因此，可以用于來鋁合金的破碎。在室溫液態(tài)金屬ga中加載超聲波，超聲會激發(fā)液態(tài)金屬中產(chǎn)生空化泡，而當(dāng)空化泡崩潰后會產(chǎn)生瞬態(tài)高溫高速金屬鎵射流。根據(jù)鎵-鋁二元相圖可知，鋁在鎵中常溫下就具有一定的溶解度，因此，在瞬態(tài)高溫高速金屬鎵射流作用下，射流作用區(qū)域內(nèi)的鋁合金會被迅速溶解帶走，形成侵蝕。由于金屬鎵的生物兼容性以及超聲空化產(chǎn)生的宏觀升溫較低且不產(chǎn)生明顯機械作用力，采用超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕工藝，可以安全有效的在生物體外、甚至體內(nèi)實現(xiàn)金屬材料表面的刻蝕。

本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

1.一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，其特征在于：包括步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，其特征在于：所述步驟（1）中所述的可溶于水的有機溶劑選自丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、四氫呋喃,二甲醚、乙酸中的任意一種或多種混合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，其特征在于：所述步驟（1）中，使用可溶于水的有機溶劑超聲處理2-3min，去離子水沖洗1-2min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，其特征在于：所述步驟（2）中，所述掩膜版選用一面帶有涂膠的非金屬片材，將掩膜版切割成與待處理鋁合金表面適配的大小，使用打孔器或刀具裁切與需要刻蝕圖案一致的開口。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，其特征在于：所述掩膜版選自PU膠帶。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，其特征在于：所述步驟（4）中清理刻

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【技術(shù)特征摘要】

1.一種基于超聲-室溫液態(tài)金屬溶劑的鋁合金刻蝕方法，其特征在于：包括步驟:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱伶俐，張偉業(yè)，康浩，畢旭，郭曉彤，李海濤，溫書濤，趙俊鳳，
申請(專利權(quán))人：煙臺南山學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：

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