[发明专利]微齿轮制造方法

权利要求书

1.微齿轮制造方法，包括以下步骤：

1)、通过飞秒激光双光子加工技术制作聚合物材料的微齿轮；

1.1)、将用CAD绘制的齿轮三维图形导入到飞秒激光双光子系 统的控制计算机中作为即将固化成形的零件；

1.2)、选用液态树脂材料，将材料进行烘干前期处理，在90℃ 烤箱中烘烤25分钟，将其放在载物台上；

1.3)、选择飞秒激光双光子的物镜为50×，数值孔径为NA＝0.85， 入射功率为20mW产生飞秒激光双光子；

1.4)、首先固化成形载物台接触面上的一层，将飞秒激光双光子 的中心与载物台面重合，此时在垂直于XY水平平面的Z方向上，固 化点水平中心平面与载物台面重合，因而固化点水平中心平面上方的 一半形成固化层；

1.5)、在X、Y方向上，扫描进给步距和侧向步长均为100nm；

1.6)、当扫描完一层后，在Z方向上，固化点的中心上升高度为 350nm，这样逐层扫描固化，完成整个微齿轮的固化成形加工；

1.7)、利用质量分数为6％的NaOH溶液清洗显影加工完成的微 齿轮5分钟，即可得到聚合物材料的微齿轮；

2)、以聚合物微齿轮为模型进行微电铸，以获得金属材料的微齿 轮母模；

2.1)、在聚合物材料的微齿轮表面覆盖一层10纳米厚度的镍导 电种子层，导电种子层与电源负极相连，电源正极接金属镍；

2.2)、在微电铸池中加入微电铸液；

2.3)、铸液pH值为3.8～4.5；温度58～62℃；电流密度2.5～3安 培每平方分米；铸液循环速度100L/h；

2.4)、接通电路开关，微电铸过程开始，铸液中的金属镍不断附 着在阴极的导电种子层上，阳极的金属镍不断溶解在铸液中，直到微 电铸齿轮充满微齿轮母模；

2.5)、脱模获得材料为金属镍的微齿轮母模；

3)、将液态塑料注入金属微齿轮母模中，将液态塑料冷却固化成 型，脱模即可获取塑料齿轮。

2.如权利要求1微齿轮制造方法，其特征在于：步骤2.3中， 为铸造出材料为镍的微齿轮，以浓度为350g/L的氯化镍溶液作为微 电铸液。

3.如权利要求2微齿轮制造方法，其特征在于：步骤2)中在 微电铸开始前，在微电铸液中加入浓度为30g/L的硼酸，目的是为了 保持电铸液的pH值恒定，防止镍离子在阴极基体附近析出碱性物质 造成铸层疏松；

在微电铸液中加入浓度为0.03g/L的十二烷基磺酸钠作为表面活 性剂，目的是减小表面张力，因为表面张力一方面会导致铸液不易进 入微孔、微槽，另一方面会影响阴极所生成气泡的排出，从而使电流 波动导致电铸质量降低；

在微电铸液中加入浓度为30％的双氧水0.5ml，目的是防止或减 少阴极析出氢气。